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Die vorliegende Erfindung betrifft
das Gebiet von Temperaturmessern und -sensoren, und insbesondere
von solchen, bei denen die Körpertemperatur
eines Patienten durch eine Temperaturfühlsonde gemessen wird. Darüber hinaus
kann die Erfindung für
die Temperaturmessung in anderen Gebieten verwendet werden.
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Elektronische oder digitale Körpertemperatur-Thermometer
(gemäß der
US 41 83 248 ) sind in der
Verwendung in der Gesundheitsfürsorge
bzw. -versorgung zur Messung der Körpertemperatur gegenüber konventionellen
Quecksilberthermometern sehr vorteilhaft, da die Letzteren sehr
leicht zerbrechen und damit giftige Dämpfe freisetzen. Darüber hinaus
kann mit der digitalen Anzeige die möglichen Fehler bzw. Ungenauigkeiten
beim Lesen der kalibrierten Skala mit bloßen Augen weitgehend vermieden
werden. Durch die erhöhte
Genauigkeit/Präzision
infolge einer geeigneten Schaltungsausbildung kann die Temperaturmessung
mit einer Genauigkeit von bis zu 0,1° erfolgen und digital angezeigt
werden.
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Ein seit lange bekanntes Problem
bei den herkömmlichen
elektronischen oder Körpertemperatur-Thermometern besteht
darin, dass ihre Temperaturfühlsonde
eine Ansprechverzögerung
aufweist, die im Wesentlichen durch ihre relativ große eigene Masse
bzw. Wärmekapazität verursacht
wird. Infolgedessen kann die, an der Temperaturfühlsonde herrschende Temperatur
nicht sofort auf die zu messende Körpertemperatur erhöht werden.
Im Allgemeinen beträgt
die Ansprechzeit einer Temperaturfühlsonde bis zum Erreichen der
Körpertemperatur um
1.5 bis 2 Minuten.
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Um das Ansprechen auf die Körpertemperatur
zu beschleunigen, wird in der herkömmlichen Technik zur Erhöhung der
Wärmeübertragung
vorgeschlagen, die Temperaturfühlsonde
an ihrer Spitze aus Metall herzustellen. Das Dokument
US 41 83 248 offenbart eine elektronische
Temperaturfühlsonde, die
zwei Temperaturfühler
oder -sensoren und einen Heizwendel umfasst, der zum Verringern
der langen Ansprechverzögerung
dient. Gemäß
US 41 83 248 lässt sich
eine Temperaturmessung in einer Messzeit von lediglich 16 Sekunden
realisieren.
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In dem Dokument
US 56 32 555 wird vorgeschlagen, durch
eine Heizvorrichtung die Temperatur an der Spitze der Temperaturfühlsonde
zu erhöhen und über den
Vorhersagealgorithmus eines Mikroprozessors die Endtemperatur zu
bestimmen. Gemäß der Beschreibung
der
US 56 32 555 beträgt die Messzeit
des Thermometers dann lediglich etwa 4 bis 15 Sekunden.
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Nachteilig ist bei den beiden bekannten Thermometern,
dass sie infolge der eingebauten Heizvorrichtung bzw. des Mikroprozessors
kompliziert und aufwendig sind, und einen hohen Energieverbrauch
aufweisen.
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Zur Lösung dieses Problems wurde
in der
US 64 19 388 ein
medizinisches Thermometer vorgeschlagen, das eine hohle metallische
Spitze für
den Kontakt mit der Haut eines Patienten besitzt. Die hohle metallische
Spitze weist ein Ende in Form eines Kegelstumpfes und einen an diesem
Ende angebrachten Temperaturfühler
oder -sensor auf, der ein der Temperatur der Spitze entsprechendes
Signal erzeugt. Das Verhältnis
der Länge
zum Durchmesser der Spitze beträgt
dabei mindestens 3:1. Gemäß der Beschreibung
der
US 64 19 388 kann
mit einer geringen Warmekapazität
und einer guten Wärmeisolierung
ein verkürzter
Messvorgang mit einer Messzeit von 20 bis 30 Sekunden erreicht werden,
ohne dass eine Heizvorrichtung erforderlich ist.
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Ein Nachteil des Thermometers nach
US 64 19 388 besteht darin,
dass die zur Übertragung
des Temperatursignals dienenden Leiter der relativ großen Atmosphäre in dem
Hohlraum in der Spitze ausgesetzt ist, und dass die Auswertung nicht
unter Betracht dieser möglichen
Wärmeströmung über die Leiter
erfolgt, was eine noch nicht sehr zufrieden stellende Messzeit von
20 bis 30 Sekunden zur Folge hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Temperaturfühlsonde
mit schnellem Ansprechen zu schaffen, mit der die vorstehend genannten Nachteile
des Standes der 'Technik
vermieden werden können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Körpertemperatur-Thermometer mit einer
solchen Temperaturfühlsonde
bereitzustellen.
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Die Erfindung geht von dem Gedanken
aus, dass zur Beschleunigung der Aufwärmung des Temperaturfühlers und
der Leiter auf die Temperatur des Messorts durch Verringerung bzw.
Vermeidung der Wärmeableitung
auf den Hohlraum der Spitze diese doppelwandig ausgebildet ist,
wobei der Temperaturfühler
und das an diesen angeschlossenen Teil der Leiter in dem schmalen
Zwischenraum oder Spalt zwischen der äußeren und der inneren Wand
der Doppelwandung liegen. Da der schmale Zwischenraum oder Spalt
einen, gegenüber
dem geräumigen Innenraum
der Doppelwandung (d. h. dem Innenraum innerhalb der inneren Wand) wärmeisolierenden
Bereich bildet, kann die Wärme
aus der äußeren Wand
schnell übertragen
und der Wärmeverlust
kann infolge der verringerten Wärmeableitung
auf den Innenraum durch die wärmeisolierende
innere Wand verringert oder verhindert werden.
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Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß eine Temperaturfühlsonde
vorgesehen, die einen Grundkörper,
eine an diesem befestigte doppelwandige Spitze mit einer Kontaktfläche bzw.
einer Kontaktierungsfläche
und einer Doppelwandung aus einer äußeren Wand und einer inneren
Wand, zwischen denen ein schmaler Zwischenraum oder Spalt gebildet ist,
einen Temperaturfühler
oder -sensor, der im Zwischenraum oder Spalt der Doppelwandung liegt
und der die Temperatur der Kontaktierungsfläche erfasst und diese in ein
elektrisches Signal umwandelt, und Leiter bzw. Leitungen umfasst,
die an den Temperaturfühler
oder -sensor zur Übertragung
des Signals angeschlossen sind.
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Des Weiteren kann mindestens ein
Teil der Leiter im Zwischenraum oder Spalt angeordnet sein, damit
der Wärmeverlust
der Leiter im Innenraum zum Minimum begrenzt und ihre Temperatur
schnell und verzögerungsfrei
auf die des Messorts gebracht wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
konventionelle Temperaturfühlsonde
im Längsschnitt,
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2 eine
schematische Ansicht der bekannten Temperaturfühlsonde von 1 in Verwendung,
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3 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Temperaturfühlsonde
im Längsschnitt,
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4 ein
digitales medizinisches Thermometer mit einer erfindungsgemäßen zweiten
bevorzugten Ausführungsform
ausgebildeten Temperaturfühlsonde
im Längsschnitt,
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5 ein
digitales medizinisches Thermometer mit einer erfindungsgemäßen, als
dritte bevorzugte ' Ausführungsform
ausgebildeten Temperaturfühlsonde
im Längsschnitt,
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6 in
schematischer Ansicht ähnlich
wie 2 eine erfindungsgemäße Temperaturfühlsonde in
Verwendung, und
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7 eine
Variante des Verlaufs der Leiter im Zwischenraum der Doppelwandung.
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1 veranschaulicht
eine herkömmliche Temperaturfühlsonde
eines digitalen medizinischen Thermometers 1, die im Wesentlichen
aus einer metallischen Spitze 2 und einem aus Kunststoff gefertigten
Grundkörper 13 besteht,
an dem die Spitze 2 beispielsweise durch einen Kleber 16 befestigt
ist.
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Die Spitze 2 ist rohrförmig aus
einem dünnen Blech
hergestellt und an seinem vorderen Ende (Endteil 15) geschlossen,
das aus einem kegelstumpfförmigen
Teil 17 und einer ebenen kreis- bzw. scheibenförmigen Endfläche 18 besteht.
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Innen an dem kegelstumpfförmigen Teil 17 ist
ein Temperaturfühler 4 durch
einen wärmeleitenden
Kleber 7 befestigt bzw. angeklebt. Die übrige Innenfläche der
Spitze 2 ist vorzugsweise frei von wärmeleitendem Kleber und der
gesamte Innenraum der Spitze ist mit Luft gefüllt.
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Der Temperaturfühler 4 ist über die
Leiter bzw. die Leitung 9 mit einer Schaltung verbunden,
die zur Rechnung und zur Darstellung der gemessenen Temperatur bestimmt
ist.
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Die Spitze weist außen eine,
den Hohlraum umschließende
Kontaktfläche 3 auf,
um damit die Haut eines Patienten zu berühren.
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2 ist
illustriert in einer schematischen Darstellung den Weg der Wärmeströmung in
der Nähe
der Spitze 2, wobei die Wärme in Richtung der Leitwege 20 von
der Haut auf die Spitze 2 übertragen wird.
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Gleichzeitig wird die Wärme auch
entlang der Leitwege 21 über den hohlzylindrischen Mantel der
Spitze 2 und entlang der Leitwege 22 über die Leiter 9 weitergeleitet.
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Hierbei wirkt die mit der Haut in
festem Kontakt stehende Spitze 2 wie eine Wärmequelle.
Dies hat zur Folge, dass die Wärmemenge
in den Leitwegen 21 relativ gering ist und damit die Bereiche
der Spitze 2 zwischen dem Endteil und dem Grundkörper 13 eine
quasiwärmeisolierte
Zone darstellen.
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Die Leiter 9, die keiner
Behandlung unterworfen sind, verbinden einen als Temperaturfühler dienenden
Thermistor 4 elektrisch mit einer Schaltungsplatte. Dabei
wird der geringfügige
Einfluss der Wärmeströmung über die
Leiter vernachlässigt.
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Da die Temperaturmessung bei den
bekannten Thermometern mit den, direkt der Luft ausgesetzten Leitern 9 für die Signalübertragung
und ohne Berücksichtigung
der möglichen
Wärmeströmung über die
Leiter erfolgt, kann beim bekannten Thermometer nur eine nicht zufrieden
stellende Messzeit von 20 bis 30 Sekunden erzielt werden.
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In 3 ist
zur Darstellung der ersten Ausführungsform
eine Temperaturfühlsonde
illustriert.
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Wie aus 3 hervorgeht, enthält eine Temperaturfühlsonde 100 im
Wesentlichen einen Grundkörper 130 und
eine an diesem befestigte hohle Spitze 20.
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Die Spitze 20 weist als
Wärmekontaktfläche eine äußere Wand 30a und
eine mit geringem Abstand von dieser beabstandete, den Hohlraum
umgebende innere Wand 30b auf, woraus sich zwischen der äußeren Wand 30a und
der inneren Wand 30b ein Zwischenraum oder Spalt 80b der
Doppelwandung ergibt.
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Dabei kann der Temperaturfühler 40 wahlweise
im Bereich des Endteils 150 im Zwischenraum 80b zur
Erfassung der Temperatur der als Wärmekontaktfläche dienenden äußeren Wand 30a angeordnet
werden und ein entsprechendes Signal erzeugen. An den Temperaturfühler 40 schließen sich
Leiter 90 zur Übertragung
des Temperatursignals an, wobei mindestens eine Teillänge 90a der
Leiter 90 im Zwischenraum 80b liegt. Da der Zwischenraum 80b eine
schmale und geschlossene Wärmerisolierungszone
bildet, kann seine Wärmekapazität zu einem
Minimum abgesenkt werden. Dadurch wird erreicht, dass einerseits
die von außen
hereinfließende
Wärme ausschließlich in
dem schmalen Zwischenraum schnell weitergeführt wird, und dass anderseits
ein Verlust durch die radial nach innen in den geräumigen Hohlraum 80 hineingeleitete
Wärmeströmung durch
die wärmeisolierende
innere Wand weitgehend vermieden wird. Am hinteren Ende der Spitze 20 ist an
der inneren Wand 30b eine Öffnung 80a vorgesehen,
durch die die Leiter 90 hindurchgeführt und vom Zwischenraum 80b in
den Hohlraum 80 hineingeführt werden, während die
in der Doppelwandung eingeschlossene Teillänge 90a der Leiter 90 mit
einem wärmeleitenden
Kleber 70 im Zwischenraum 80b gehalten wird. Dabei
kann die innere Wand 30b am hinteren Ende der Spitze in
die äußere Wand 30a übergehen.
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4 stellt
eine zweite Ausführungsform
eines digitalen Körpertemperatur-Thermometers
mit einer Temperaturfühlsonde
dar.
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Wie aus 4 ersichtlich ist, besteht ein digitales
Körpertemperatur-Thermometer 10 mit
einer Temperaturfühlsonde
im Wesentlichen aus einem einstückig
ausgebildeten Grundkörper 140 und
einer hohlen Spitze 20, die an diesem befestigt ist. Dabei ist
die Spitze 20 in der Zeichnung zur besserten Übersicht
in einem vergrößerten Maßstab dargestellt.
Dabei umfasst der Grundkörper 140 eine
der Spitze 20 der Temperaturfühlsonde zugewandte Sondenbereich 140a und
einen ihm abgewandten Anzeigenbereich 140b. Da in diesem
zweiten Ausführungsbeispiel
die Spitze 20 im Wesentlichen gleich der in dem ersten
Ausführungsbeispiel
ist, wird von einer redundanten Erläuterung derselben abgesehen.
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In dem Anzeigebereich 140b ist
ein Display 50 angeordnet, das aus einer Anzeige 48 und
einer mit dieser verbundenen Schaltung 45 besteht, die über die
Leiter das Temperatursignal erhält
und dieses auf der Anzeige 48 digital darstellt. Zudem
ist in dem Anzeigebereich ein Schalter 250 zur Ein-/Ausschaltung
der Energieversorgung des Displays 50 angeordnet. Die Leiter
können
isoliert sein.
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In 5 ist
zur Darstellung der dritten Ausführungsform
ein digitales Körpertemperatur-Thermometer mit einer
Temperaturfühlsonde
illustriert.
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Wie in 5 zu
erkennen, besteht ein digitales Körpertemperatur-Thermometer 10 mit
einer Temperaturfühlsonde
im Wesentlichen aus einem z. B. zweiteiligen Grundkörper 150 und
einer, an diesem befestigten hohlen Spitze 20, die in der
Zeichnung (ebenfalls wie in 4)
mit vergrößertem Maßstab dargestellt
ist. Dabei umfasst der Grundkörper 150 unabhängig und
trennbar voneinander ein, der Spitze 20 der Temperaturfühlsonde
zugewandtes Sondenteil 152 und ein ihr abgewandtes Anzeigeteil 154.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel
ist die Spitze 20 wiederum im Wesentlichen gleich der des ersten
Ausführungsbeispiels,
daher wird auch hier auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.
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Im vom Anzeigeteil unabhängigen Sondenteil 152 ist
für jeden
der Leiter 90 jeweils ein erster, vorzugsweise männlicher
Verbinder 91 vorgesehen, der als Steckerstift ausgebildet
sein kann. Zu jedem Verbinder 91 ist im Anzeigeteil 154 jeweils
ein entsprechender, dazu komplementärer, also weiblicher zweiter
Verbinder 92 vorgesehen, welcher als Steckbuchse ausgebildet
sein kann und welchem jeweils ein Leiter 93 zum Anschluss
an die Schaltung 45 nachgeschaltet ist.
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Ähnlich
wie im Ausführungsbeispiel 2 ist
hier im Anzeigeteil 154 ebenfalls ein Display 50 angeordnet,
das aus einer Anzeige 48 und einer mit dieser verbundenen
Schaltung 45 besteht, die über die Leiter 90 das
Temperatursignal erhält
und dieses auf der Anzeige 48 digital visualisiert. Zudem
ist im Anzeigeteil 154 ebenfalls ein Schalter 250 zum
Ein- bzw. Ausschalten der Energieversorgung des Displays 50 bzw.
der Schaltung angeordnet.
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In jedem der obigen Ausführungsbeispiele besteht
die äußere Wand 30a der
hohlen Spitze 20 vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff
mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit,
z. B. Edelstahl, Silber oder Platin. Die äußere Wand 30a kann
die Form eines Blindrohrs aufweisen, das an seinem vorderen Ende
geschlossen, z. B. halbkugelförmig,
glockenförmig,
oder ellipsoid ausgebildet ist. Als Werkstoff für die innere Wand 30b kann
entweder ein metallischer oder ein wärmeisolierender Werkstoff gewählt werden.
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Außerdem ist als Temperaturfühler 40 vorzugsweise
ein Thermistor gewählt,
der wie der Teil 90a des Leiters über einen wärmeleitenden Kleber an der
inneren Seite der äußeren Wand 30a der
Spitze 20 angeheftet werden kann. Als wärmeleitender Kleber kann z.
B. ein Epoxidharz gewählt
sein, das elektrisch isolierend und gut wärmeleitfähig ist. Hierbei können die
Leiter 90 aus mehr als einem Paar von Leitern bestehen.
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7 zeigt
eine Variante des Leiterteils 90a im Zwischenraum 80b,
mit dem Unterschied, dass das Leiterteil 90a spiralförmig im
Zwischenraum um die innere Wand umschlingend geführt wird, woraus sich eine
erhöhte
Aufwärmung
ergibt. Hierdurch kann der Temperaturfühler schnell auf die Wärmesättigung aufgewärmt werden,
was zu einer verkürzten
Messzeit führt.
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In 6 ist
eine schematische Darstellung des Wegs der Wärmeströmung in der Nähe der Spitze 2 illustriert,
wobei die Wärme
in Richtungen der Leitwege 200 von der Haut auf die Spitze 2 in
ihre äußere Wand 30a übertragen
wird.
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Gleichzeitig wird die Wärme auch
entlang der Leitwege 210 über Spitze 2 und entlang
der Leitwege 220 über
die Leiter 9 weitergeleitet.
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Im Unterschied zum Stand der Technik
ist erfindungsgemäß die Spitze 20 doppelwandig
aus einer äußeren und
einer inneren Wand 30b mit einem zwischenliegenden Zwischenraum 80b ausgebildet, in
dem der Temperaturfühler 40 bzw.
eine Teillänge 90a der
Leiter 90 angeordnet bzw. geführt wird. Da der Zwischenraum 80b eine
schmale geschlossene Wärmeisolierungszone
bildet, wird einerseits die durch die äußere Wand 30a hereingeleitete
Warmeströmung
schnell und ausschließlich
im Zwischenraum weitergeleitet und anderseits eine Wärmeübertragung
auf den Hohlraum infolge der Wärmeströmung in
radialer Richtung nach innen in den Hohlraum dank der Isolierung
der inneren Wand 30b verhindert. Die vom Volumen der Luft
und der spezifischen Wärmekapazität der Luft
abhängige
Wärmekapazität des Luftraums
ist für
die Aufwärmung
auf die Temperatur des Messorts ist infolge des schmalen Zwischenraums
erheblich abgesenkt. Hierdurch wird ein Wärmeströmungsweg über die, an dem Temperaturfühler angeschlossenen
Leiter vermieden. Infolgedessen können die Leiter schnell auf
die Gleichgewichtstemperatur aufgewärmt werden, wodurch die Ansprechzeit
und damit die Messzeit erheblich verkürzt werden können.