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La présente invention a trait à un thermomètre clinique, et plus particulièrement à un appareil électrique servant à mesurer et enregistrer instantanément les températures, appareil du genre dans lequel il est fait usage d'éléments de résistance dits "thermistors".
Les thermistors de ce type général sont connus et leur emploi à titre d'éléments de résistance sensibles à la température est bien connu.
On a aussi déjà utilisé un thermistor monté dans l'un des bras d'un circuit à pont de Wheatstone. Dans cette application de l'élément sensible à la température, le pont est relié à un instrument calibré (galvanomètre), et il existe une relation directe entre la température à laquelle est soumis le thermistor et l'indication relevée sur cet instrument calibré. Ce dernier donne une indication zéro lorsque le pont est en équilibre, alors que tout
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.abaissement bu'"elévation'Jde"1a: t'.empérature directement appliquée au thermis- tor donne sur l'instrument calibré une indication positive ou négative. Il était aussi déjà connu d'intercaler un thermistor dans un circuit série dans lequel le thermistor est chauffé directement par sa connexion en série avec une batterie.
Dans une telle installation, le thermistor est pourvu d'une résistance constante ; et un ampèremètre à courant coninu est monté en série avec cette résistance. Ainsi, dans cette disposition,l'ampèremètre à courant continu peut être calibré de manière à indiquer directement la température du thermistor en degrés.
La présente invention concerne principalement l'application de thermistors à un thermomètre clinique en vue de la mesure ou de l'indica- tion instantanée de la température ; et elle concerne, en outre, la disposition de circuit prévue pour la mesure de la température. L'invention comprend aussi la construction de la sonde dans quelle le thermistor est disposé en combinaison avec l'instrument de mesure ou d'indication.
L'invention se propose notamment de réaliser : - un thermomètre de clinique électrique, de construction simple et capable d'enregistrer la température pour ainsi dire instantanément ; - une .sonder interchangeable qu'on peut rapidement et facilement remplacer ou changer sans modifier le dispositif prévu pour indiquer et enregistrer une température exacte et instantanée ; - un thermomètre comprenant une sonde et un instrument calibré sensible à la température, la sonde étant établie de façon que la sensibili- té ou zone d'enregistrement de la température soit limitée à la pointe ou extrémité de la sonde :
- une sonde composée d'un thermistor (élément de résistance sensible à la température) noyé dans une .matière appropriée et pourvue d'une douille d'aluminium destinée à protéfer et à renforcer le corps de la sonde, ladite matière étant soit : a) une matière à base de silicium ; b) une matière plastique essentiellement inerte à l'égard des produits chimiques et permettant à l'instrument d'être traité à l'eau bouillante sans que ceci ait aucun effet nuisible sur la structure physique de la sonde c) une matière électriquement isolante.
En série avec le thermistor de la sonde est disposée une résistance compensatrice destinée à corriger les variations de la résistance absolue du thermistor, à l'effet d'établir une sonde interchangeable de résistance prédéterminée.
D'autres buts, particularités et avantages de l'invention seront mis en évidence au cours de la description détaillée donnée ci-après en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
Figure 1 est une vue en perspective d'un thermomètre clinique conforme à l'invention.
Figure 2 est une vue en perspective de la sonde utilisée avec ce thermomètre.
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Figure 4 est> une représenteticii 3cnsnatiu d'!: C'aa...sxi'#t±.' dE. circuit.
L'appareil représenté à la figura 1 comprend un coffra 10
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contenant un instrument indicateur., Ce coffret présent03 sur s..:. fice de dessus un cadran, il faisant partie du cosptsjr indicateur ou ampèremètre que l'on décrira plus loir. et qui est cOITv6nblement calibré en degrés de tem- pérature comme indique en 12. Le cadran 11 est recouvert d'une monture annulaire appropriée 13 recevant le verre habituel.
Un commuta leur à trois positions 14 est monté sur une des faces verticales du coffret 10 et destiné à être amené soit à une position intermédiaire, désignée par 15, où
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il est placé soit eniegard des lettres 9eieC.q indiquant là position de non fonctionnement ; soit à une pcjîzior. supérieure, designée par 16, ou il est placé en regard des lettres "TEMP" indiquant la position de nprise de température" ; soit à une position inférieure, désignée par 17, où il est placé en regard des lettres "INDEX", l'instrument étant alors réglé conformément à la force d'une batterie de piles sèches qui fournit le courant nécessaire pour actionner le dispositif.
Pour régler le dispositif de cette façon, il est prévu un potentiomètre pourvu d'un bouton de manoeuvre 18 qu'on peut faire tourner pour régler la résistance du potentiomètre. De la face avant du coffret 10 renfermant l'ampèremètre part un cordon 19 qui peut
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3tre l-Plu;v IL à l'un de ses extrémités d'un bouchon 20 destiné à être inséré dans une douille ou logement approprié du coffret, et à son autre extrémité d'an réceptacle 21 destiné à recevoir un autre bouchon 22 faisant partie d'une tête qui comprend aussi une sonde 23 en matière plastique, destinée à contenir une résistance appropriée qui varie avec la. température. Dans ce cas, la résistance utilisée est un thermistor.
Les thermistors sont des éléments de résistance sensibles à la température, du type semi-conducteur qui possèdent un coefficient de résistivité en fonction de la température fortement négatif. Cette propriété rend les thermistors particulièrement propres à diverses applications spéciales dans les circuits électriques.
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Comme la résistance d'un thermistor ..ie coa,érâbenent avec sa température, la combinaison d'un thermistor aiec tout dispositif propre à mesurer ou indiquer sa résistance se -prÙte 4?une manière particulièrement avant- geuse à son utilisation à titre de thermomètre sensible.
La figure 2 représente la sonde 23, et plus particulièrement une sonde interchangeable comprenant un bouchon ou tête 22 et un corps tubulaire de forme allongée 23 en verre ou matière platique. Dans ce corps tubulaire est monté un thermistor 28 (résistance thermosensible). Le bou-
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chon 22 est pourvu de trois broahes 24,25 et 26 La broche 24 est reliée par un fil conducteur 27 à l'un des côtés du thermistor 28. L'autre coté de ce thermistor est relié par un fil 29 à la broche 26. Cette derrière est aussi reliée par an fil 30 à une résistance compensatrice 31. Le coté opposé de la résistance compensatrice 31 est lui-même relié par un fil 32 à la broche 25.
Dans un but de simplicité, le bouchon 22 présente une creusure 31 A dont le diamètre est un peu plus grand que celui de la résistance compensatrice qui peut y être insérée. Grâce à cette construction, la résistance compensatrice 31 peut être de construction semblable à celle d'un fusible dont le contact s'effectue indifféremment par l'une ou l'autre des
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extrémités. Ainsi, lorsqu'on insère la-résistance 31 dans son logement 3ils) elle entre en contact avec le fil 30, par l'une de ses extrémités, et la broche 25 peut elle-même être insérée à fond à l'intérieur de creusure 31A pour entrer en contact avec l'extrémité opposée de la résistance 31.
Ceci permet d'enlever cette résistance ou de la remplacer par une autre, rapidement et avec le minimum d'effort. On remarquera que le thermistor 28 est monté à l'intérieur et à l'extrémité du corps en matière plastique 23A qui l'enveloppe, ce corps étant pourvu d'une extrémité en forme de bulbe qui
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obture 1-terméùiquenmt l'extrémité de l'élément tobé2.:ireo De cette façon,
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l'élément sensible 28 est monté aussi près que possible de l'extrémité sensible, du corps enveloppant en matière plastique 23 A.
Il en résulte que la sonde est pourvue d'une extrémité extrêmement sensible et que ceci permet d'adopter la construction représentée, à savoir l'adjonction d'une gaine d'aluminium 22A, qui protège la sonde allongée et lui confère une résistance mécanique plus grande. La gaine 22A est ouverte à l'une de ses extrémités pour s'emboîter à l'intérieur du bouchon 22 et assurer ainsi le support et la résistance mécanique nécessaires sans que ceci dépende de son contact avec l'élément de sonde 23A. Toutefois, l'extrémité opposée de la gaine d'aluminium 22a présente une petite ouverture 22B qui est suffisamment grande pour permettre à l'extrémité sensible de l'élément 23A de faire en partie saillie à travers cette ouverture.
Cette portion particulière ou en forme de bulbe de l'extrémité de l'élément 23A est en réalité le point ou zone sensible de la sonde. On établit un grand nombre de sondes du genre de celle indiquée en 23 et les munit d'une résistance compensatrice 31 de façon qu'elles soient interchangeables pour un instrument donné tel que -celui représenté à la figure 1. La résistance compensatrice 31 peut toutefois posséder toute valeur ohmique prédéterminée, selon l'instrument indicateur utilisé.
Il est évident qu'outre que le thermomètre clinique permet d'obtenir une lecture instantanée en service, le caractère interchangeable de la sonde fait qu'une sonde peut, grâce au bouchon 22, "être rapidement enlevée après une lecture, pour permettre aussi facilement et rapidement l'insertion d'une autre sonde 23 dans le réceptacle 21, l'instrument étant alors prêt=pour un autre patient et une nouvelle prise de température. Il n'est plus nécessaire d'attendre que la sonde ait été stérilisée, ou de vérifier de nouveau l'exactitude de l'instrument avant de s'en servir. Il en résulte qu'un grand nombre de prises de température peuvent être effectuées successivement dans une courte période de temps et qu'on peut se reposer entièrement sur l'instrument, en raison de la précision des sondes et de leur caractère interchangeable.
Il est aussi évident qu'une sonde telle que celle précédemment décrite réduit au minimum le risque de rupture ou de dommage susceptible de résulter de manoeuvres brutales, étant donné que la gaine d'aluminium protège la sonde et que, comme elle n'est sensible qu'au courant électrique, elle n'exige pour ainsi dire aucune précaution lors du rangement, du point de vue de la position (niveau) qu'on lui donne ou de la température ou humidité du milieu en contact avec la sonde. Cette sonde résiste aux conditions les plus sévères en service et est toujours précise et prête à servir.
La substance plastique particulière à utiliser pour l'élément 23A devra nécessairement être à peu près complètement, inerte à l'égard des produits chimiques et devra posséder une structure physique qui ne se modifie pas à la température d'ébullition de l'eau ou à une température légèrement supérieure. De plus, il est bien entendu que cette substance plastique devra assurer un coefficient de résistivité en fonction de la température fortement négatif. La sonde particulière représentée est un corps en substance plastique de 50 mm environ de longueur etdel, 78 mm environ de diamètre, pourvu d'une portion extrême en forme de bulbe dont le diamètre est d'environ 2,3 mm ; la gaine d'aluminium 22A est un tube à paroi mince d'environ 0,04 mm d'épaisseur.
En se référant à la figure 3, on remarquera que les broches 24, 25 et 26 sont respectivement complémentaires de douilles 33,34 et 35.
La douille 33 est reliée électriquement par un fil 36 à la borne 37 du commùtateur 14. La douille 34 est reliée par un fil 38 à la résistance de base fixe 39 de l'indicateur, et la douille 35 est reliée par un fil 40 à l'une des bornes du dispositif de mesure 41. Il va de soi que ce dispositif est monté à l'intérieur du coffret 10 et pourvu du cadran 11 précédemment décrit. Un fil 42 relie l'autre borne du dispositif de mesure 41 à la portion mobile du potentiomètre 43. La résistance sus-mentionnée 39 est reliée par un fil 44 à la borne 45 du commutateur 14. La borne centrale de ce commutateur est reliée par un fil 46 à l'un des côtés d'une résistance 47, dont l'autre côté est relié à l'une des bornes du potentiomètre 43.
Le potentiomètre est aussi relié par un fil 48 au négatif de la batterie 49, dont le positif est relié par des fils 50 et 51 aux bornes 52 et 53 du
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commutateur 14. Dans cette forme de réalisation du dispositif, la batterie 49 est de préférence une batterie de piles sèches ordinaire, de 1,5 volt environ.
Il ressort de ce qui précède que l'amenée du commutateur 14 à une position où il relie entre elles les bornes 45 et 52 a pour effet de connecter la batterie 49 en série avec la résistance fixe 39, la résistan- ce compensatrice 31 et le dispostif de mesure 41. La tension aux bornes du dispositif de mesure est déterminée par la résistance du circuit shunt comprenant le potentiomètre 43 et la résistance fixe 47. Lorsqu'on monte initialement ou remplace la batterie., on règle le potentiomètre 43 de façon à intercaler le minimum de résistance de potentiomètre en série avec la résistance fixe 47 et le maximum de résistance de potentiomètre en série avec le dispositif de mesure 41 ;
et à mesure que la force de la batterie diminue, on modifie le réglage du potentiomètre de façon que, pout toute tension donnée de la batterie, une tension constante soit maintenue aux bornes du dispositif démesure 41. De préférence, la résistance fixe 47 est choisie aussi faible que cela est compatible avec les limites pratiques de la quantité de courant utilisée, de manière à diminuer les erreurs de résistance en parallèle dans les conditions extrêmes de la tension de la batterie lorsque l'appareil est utilisé effectivement pour forunir des indications de température.
En service réel, le circuit est établi entre les contacts 45 et 52 lorsque le commutateur 14 a'été amené à sa position la plus basse, c'est-à-dire la position "INDEX". Dans cette position de commutateur, on fait tourner le boùton 18 du potentiomètre pour amener l'aiguille du dis- positif de mesure en regard du trait 54 de l'échelle du cadran, lequel représente la température de base ou normale, par exemple 37 C.
Ensuite, lorsque cette position normale a été établie pour toate tension de batte- rie donnée, on manoeuvre le commutateur 14 pour relier entre elles les bernes 37 et 53,ce qui établit un circuit qui, partant du positif de la batterie, passe par le conducteur 51, le contact 53, le commutateur 14, le contact 37, le fil 36, la broche 34, le thermistor 28, le fil 29, la broche 26, le fil 40, un des c8tés du dispositif de mesure 41, puis à partir de l'autre côté de ce dispositif, par le fil 42, une portion du potentiomètre, le fil 48, pour revenir au négatif dé la batterie, le circuit étant ainsi :-. établi à travers le thermistor 28.
Comme la conductivité du thermistor va- rie avec'la température, l'instrument indique d'une manière instantanée sur le cadran 12 la.température à laquelle le thermistor a été porté.
En général, on donnera au thermistor une résistance comprise entre 1000 et 1500 ohms pour l'emploi avec un dispositif de mesure dans lequel le zéro est hors de la graduation normale est consistant en un ampéremètre établi pour indiquer de 0,5 milliampère à 1 milliampère. Le potentiomètre pourra par exemple être de l'ordre de 0 à 30 ohms ; et la valeur de la résistance 47 pourra avantageusement être de l'ordre de 25 ohms.
En général, la substance dont est.fait le thermistor sera choisie dans la classe des "semi-conducteurs". Cette classe comprend les matières dont lerapport de résistance (R33 3 C/R43 3 C) est de préférence de l'ordre de 1,5 ou plus, ce rapport étant règle de façon qu'il possède sensiblement la même valeur pour tous les thermistors destinés à être utilisés dans un équipement donné, la résistance absolue à 43,3 C étant approximativement de 100 ohms. De tels thermistors sont bien connus. Un mode de fabrication consiste à fondre ou fritter un semi-conducteur d'une nature qéramique, tel qu'un mélange d'oxydes, de manière à former un petit bourrelet placé entre des fils conducteurs.
Comme oxydes appropriés, on citera par exemple les oxydes de manganèse et de nickel et des mélanges d'oxydes de manganèse, de nickel et de cobalt, bien qu'il existe d'autres matières connues possédant les caractéristiques désirées.
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Comme la résistance compensatrice 31 est logée à l'intérieur du bouchon 22, il est évident qu'on la change chaque fois qu'on remplace le bouchon. Ceci permet à ladite résistance et à la résistance de base fixe 39 d'avoir aussi une résistance déterminée, égale à la résistance particulière que possède le thermistor à la température de base choisie, de sorte que chaque fois qu'on remplace le bouchon par un autre, on ajoute aussi une nouvelle résistance compensatrice dont la valeur est égale à la différence de résistance entre le nouveua thermistor et la résistance de base fixe 39 à ladite température. Comme la courbe de rapport est iden- tique pour tous les thermistors, on pourra utiliser le même cadran du dispositif de mesure gradué en températures.
La figure 4 représente une variante de circuit du type à pont,'
Dans ce type de circuit, les éléments contenus dans le bouchon 22 sont ceux enveloppés par les lignes en pointillés indiquées en 55, Ils compren- nent un thermistor 28 qui est identique à celui précédemment décrit, (une résistance de base 39) et deux résistances compensatrices.56 et 57, qui sont aussi logées dans le bouchon et ont une valeur propre à compenser toute variation de résistance d'un thermistor particulier 28. La résistance de base ou fixe 39 peut être montée à l'intérieur de l'instrument, mais elle sera reliée à la résistance compensatrice 57. Des résistances 58,59 et 60 complètent le reste du point, comme représenté.
Le dispositif de mesure 61 est branché sur le circuit entre la résistance 56 et le thermistor 28 à l'aide de conducteurs 62 et 63 entre lesquels est intercalé un redresseur 64 qui empêche torte déviation négative du dispositif de mesure 61. L'autre borne du dispositif de mesure, est branchée à l'aide d'un fil 65 entre les résistances 59 et 60. Le courant est fourni au pont par la batterie 49, par l'intermédiaire d'un interrupteur 66 d'une part, et du potentiomètre 67 d'autre part. Il est aussi prévu un commutateur 68 destiné à relier le potentiomètre 67 et la résistance 60 alternativement au thermistor 28 et à la résistance .de base fixe 39 et la résistance compensatrice 57.
Par conséquent, pour régler l'appareil, on amène le bras du commutateur 68 à la position voulue pour relier la résistance de base 39 et la résistance compensatrice 57, au lieu du thermistor 28, et on règle alors le potentiomètre de façon que l'aiguille du dispositif 61 soit placée en regard d'une valeur de base convenable. On amène alors le commutateur 68 à une position propre à effectuer la mise en circuit du thermistor 28. Dès lors, toute variation de température donnant naissance à des variations'de résistance du thermistor 28 sera indiquée par le dispositif de maure 61.
De préférence, dans le cas d'un thermistor dont la résistance varie de 1000 à 1500 ohms pour une échelle de températures choisie, on utilisera un potentiomètre 67 de 5000 ohms et une résistance de base 39 de 1225 ohms par exemple. La résistance compensatrice 57 pourra être comprise entre 0 et 150 ohms, afin que la résistance combinée de la résistance de base 39 et de la résistance compensatrice 57 soit exactement égale à la résistance que possède le termister 28 à la température normale, soit 37 C.
D'autre part, on donnerade préférence à la résistance 58 une valeur de 1400 ohms environ et à la résistance compensatrice 56 une valeur comprise entre 0 et 200 ohms, ces valeurs étant choisies de façon que la résistance totale des éléments 56 et 58 soit égale à la résistance maximum du thermistor 28 à la température la plus basse qu'on désire relever, le cou- rant traversant le dispositif de mesure 61 étant nul à cette basse température, ce qui permet d'utiliser l'échelle entière du dispositif de mesure.
En général, un ampèremètre de 0 à 1 milliampère ayant une résistance d'environ 100 ohms convient. Les deux résistances 56 et 60 peuvent, par'exemple, posséder chacune une résistance d'environ 1000 ohms. Pour ce type de,air- cuit, une batterie de piles sèches de 45 volts convient.
Lorsque l'échelle entière de l'ampèremètre est ainsi utilisée pour une échelle de températures donnée, il est extrêmement désirable que le redresseur 64 soit présent dans le circuit, afin que si, après avoir mesuré la température d'un corps.,
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on enlève la tête de mesure de la température pour l'exposer à une température ambiante plus basse, par exemple 21 C, aucun courant de sens inverse ne traverse l'ampèremètre 61, en évitant ainsi toute déviation négative préjudiciable à l'instrument.
Bien entendu, on peut substituer un dispositif enregistreur approprié aux dispositifs de mesure 41 (figure 3) et 61 (figure 4) des constructions représentées. Conformément à l'invention, la tête peut aussi être pourvue de différents types de sonde 23, c'est-à-dire que les sondes peuvent être faites de verre ou d'une substance plastique ou qu'elles peuvent recevoir diverses formes pour s'adapter à différentes cavités du corps, etc... Elles peuvent être pourvues d'une 'gaine d'aluminium ou d'une autre gaine métallique qui les protège et augmente leur résistance mécanique.
La tête ou bouchon 22 peut être plus gros ou plus long de manière à assurer une bonne prise pour la main, ou bien on peut lui donner une forme différente pour empêcher l'insertion de la sonde au-delà de la limite dudit bouchon.