DE2448455A1 - Electronic thermometer based on thermocouple principle - has sensors which are exchangeable without reducing high accuracy of device - Google Patents

Electronic thermometer based on thermocouple principle - has sensors which are exchangeable without reducing high accuracy of device

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DE2448455A1 DE19742448455 DE2448455A DE2448455A1 DE 2448455 A1 DE2448455 A1 DE 2448455A1 DE 19742448455 DE19742448455 DE 19742448455 DE 2448455 A DE2448455 A DE 2448455A DE 2448455 A1 DE2448455 A1 DE 2448455A1
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Abstract

The sensors are produced by coating a supporting material on both sides with different metals and connecting them at one edge; or alternatively different metal foils are glued to two sides of a poorly heat conducting supporting material., and they are connected together at the long or narrow edge; wires of different metals may be glued on both sides or on one side only, with a metal foil on the other side; metal elements on both sides of the support are joined together by folding over projecting material, or by soldering, welding, pressure contact, conducting varnish or other means.

Description

Elektronisches Fieberthermometer mit auswechselbaren.Electronic clinical thermometer with interchangeable.

als Meßwertfühler verwendeten Thermoelementen. thermocouples used as measuring sensors.

Im Bestreben nach Eliminierung der zahlreichen Nachteile, mit denen Quecksilberfieberthermometer behaftet sind, s.B. der langen Meßzeit, z.B. der Bruchgefahr mit Möglichkeit der Glassplitterverletzung und der Intoxikation durch Quecksilber, z.B. dem Zwang zum Herunterschütteln des Quecksilbers nach der Messung mit Notwendigkeit der Erfolgsüberprüfung, z.B. der Unmöglichkeit der Hitzesterilislerur.g der Thermometer etc.In an effort to eliminate the numerous drawbacks with which Mercury fever thermometers are affected, see B. the long measuring time, e.g. the risk of breakage with the possibility of broken glass and mercury intoxication, e.g. the compulsion to shake the mercury down after the measurement if necessary the success check, e.g. the impossibility of heat sterilization g the thermometer Etc.

und derjenigen, die den elektrischen bzw. den elektronischen NTC-Widerstands-Fieberthermometer anhaften, z.3. der noch relativ langen Meßdauer, z.B. der Langzeitdrift der NTC-fühler, z.B. der starken Streuung der α=und der ß=Werte der NTC-Fühler verschiedener Herstellungsserien mit hierdurch bedingter Unmöglichkeit, die Fühler wahllos untereinander auszutauschen, und dadurch bedingtem Zwang, die Messungen mit ausgesuchten bzw. speziell abgeglichenen NTC-Fühlern vorzunehmen und Keimübertragungen durch für den Einmal gebrauch vorgesehene Plastik hüllen zu verhindern, etc.and those who use the electrical or electronic NTC resistance thermometer adhere, e.g. 3. the still relatively long measurement duration, e.g. the long-term drift of the NTC sensors, E.g. the strong scatter of the α = and the ß = values of the NTC sensors of different Production series with the resulting impossibility, the sensors indiscriminately among each other exchange, and the resulting compulsion to carry out the measurements with selected resp. Carry out specially adjusted NTC sensors and transferring germs through for the One-time use plastic covers to prevent, etc.

wurde ein auf Thermoelem.entbasis arbeitendes elektronisches Patiententhermometer entwickelt.became an electronic patient thermometer working on the basis of thermocouples developed.

Gegenstand der Anmeldung sind 1.) die Beschaffenheit und Herstellung der auswechselbaren Thermoelemente für die Temperaturmessung und 2.) die Erzielung höchstmöglicher Meßpräzision und engster Meßwerttoleranzen durch Annäherung der Temperatur des Referenzthermoelementes und des Referenzthermoelement-Temperaturkompensations-Subsystems an die zu messende Körpertemperatur.The subject of the registration are 1.) the quality and manufacture the exchangeable thermocouples for temperature measurement and 2.) the achievement highest possible measurement precision and tightest measurement value tolerances by approximation of the Temperature of the reference thermocouple and the reference thermocouple temperature compensation subsystem the body temperature to be measured.

ad 1.) Die Erzielung schnellstmöglicher Temperaturerfassung unter geringstmöglicher Wärme absorption durch den Wärmesensor und seinen Träger wird erreicht durch Reduktion der Masse der elektrisch leitenden Kompo-?:L der Warmefühlers auf einen extrem niedrigen Wert, und durch Wahl eines von Sensor elektrisch isolierten oder elektrisch nichtleitenden Trägermaterials von nur geringer Wärmeleitfähigkeit. ad 1.) Achieving the fastest possible temperature detection under lowest possible heat absorption by the heat sensor and its carrier achieved by reducing the mass of the electrically conductive compo - ?: L of the temperature sensor to an extremely low value, and by choosing one that is electrically isolated from the sensor or electrically non-conductive carrier material with only low thermal conductivity.

2ur Rerstellung der Temperaturfühler empfiehlt es nich (Fig. 1.), a.) elektrisch nichtleitendes Trägermaterial (1.) von geringer Wärmeleitfähigkeit, wie es bei der Berstellung der vergrößerten Negative gedruckter Schaltungen als Träger benutzt wird,.zu verwenden, etwa als Bandmaterial mit einer Breite von 8 - 10 cm und einer Dicke von möglichst e,2 mm, - b.) dieses auf beiden Seiten mit verschiedenen Metallfolien (2.)(3.) einer Dicke von möglichst 5 - 10 µm unter Zwischenschaltung eines Haft-- -- mittels zwischen Träger und Folie zu belegen, c.) die Metallfolien an einer der beiden Seiten des Bandes leitend miteinander zu verbinden (4.) etwa durch Übereinanderlegen, durch Aufpressen der einen Folie auf die andere, durch mechanische Druckverzähnelung, durch Leitlack oder durck andere Hilfsmittel. To create the temperature sensor, it is not recommended (Fig. 1.), a.) electrically non-conductive carrier material (1.) with low thermal conductivity, as it is with the preparation of the enlarged negatives of printed circuits as Carrier is used, to use, for example as a strip material with a width of 8 - 10 cm and a thickness of, if possible, e, 2 mm, - b.) This on both sides various metal foils (2.) (3.) with a thickness of 5 - 10 µm if possible with the interposition an adhesive - to cover between carrier and foil, c.) the metal foils on one of the two sides of the tape to connect to each other conductively (4.) for example by laying one on top of the other by pressing one film onto the other mechanical Print interleaving, by conductive varnish or by other means Aids.

Anstelle der Metallfolie kann - etwa auf einer Seite -das Metall auch in Form dünner, parallel zueinander und quer zur Bandlängsrichtung angeordneter Drähte haftend auf das Trägermaterial aufgebracht und dann mit dem Metall der anderen Bandseite an oder nahe einem Längsrande des Bandes verbunden werden. Instead of the metal foil - for example on one side - the metal also in the form of thinner ones, arranged parallel to one another and transversely to the longitudinal direction of the tape Wires adhered to the substrate and then to the metal of the other Tape side to be connected to or near a longitudinal edge of the tape.

Anschließend wird das auf beiden Seiten mit verschiedenen Metallen belegte Trägerband in schmale Streifen (5) zerschnitten, deren jeder einen Temperaturfühler darstellt. Streifenlängen von 100 mm, Streifenbreiten von 2 bis 3 mm urfl Streifendicken von ca 0,2 mm haben sich als Temperaturfühler hervorragend bewährt. Fig 2 zeigt schematisch und vergrößert dargestellt einen derartigen Fühler. Then this is done on both sides with different metals occupied carrier tape cut into narrow strips (5), each of which has a temperature sensor represents. Strip lengths of 100 mm, strip widths of 2 to 3 mm in width of approx. 0.2 mm have proven to be excellent as temperature sensors. Fig 2 shows such a sensor is shown schematically and enlarged.

Zur Sofortbestimmung der Körper-temperatur empfiehlt sich, einen derartigen Fühler mit einer Schmalseite in die - optimalerweise als Doppelkontakt-Klemme ausgebilbete - Buchse des Temperaturmeßgerätes einzubringen, und dann mit der anderen Schmalseite, derjenigen, die die Metallverbindung an oder nahe ihrem Ende trägt, voran diesen durch den Mund in die Wangentasche des Patienten einzuschieben. To determine the body temperature immediately, it is advisable to use a Such a sensor with a narrow side in the - ideally as a double contact terminal trained to bring in the socket of the temperature measuring device, and then with the other Narrow side, the one that carries the metal connection at or near its end, first push it through the mouth into the patient's cheek pouch.

Die Körpertemperatur ist an dem - üblicherweise mit einem Referenzthermoelement, mit einer Referenzthermoelementkompensationseinrichtung, einem Chopperverstärker, einem Gleichrichter und einem Anzeigeinstrument versehenen - Temperaturmeßgerät bereits nach spätestens wenigen Sekunden ablesbar. The body temperature is at the - usually with a reference thermocouple, with a reference thermocouple compensation device, a chopper amplifier, a rectifier and a display instrument - temperature measuring device Readable after a few seconds at the latest.

ad 2.) Die - wenn auch geringe - prozentuale Ahweichung der an Thermoelementen pro Temperaturänderung um eine Temperatureinheit auftretender Spannung von der theoretischen Sollspannung erlaubt es nicht ohne weiteres, untereinander austauschbare, auf dem Therm:-elementprinzip basierende Thermofühler herzustellen, mit denen sich die in der Medizin geforderte hohe Meßgenauigkett zuverlassig gewährleisten lasse. Die Anzeigewertstreuungen sollen bei der Messung der Körpertemperatur unter t 0,1°C liegen. ad 2.) The - albeit small - percentage softening of the thermocouples voltage occurring per temperature change by one temperature unit from the theoretical Nominal voltage does not allow it to be easily interchangeable on the Therm: -element-principle based thermocouples with which the in high demanded by medicine Reliable guarantee of measuring accuracy let. When measuring body temperature, the display value scatter should be below t are 0.1 ° C.

Die von den führenden Herstellern von Thermoelementen und von Materialien hierfür angegebenen maximalen Streuungen der pro Fabrikat thermoelektrisch ermittelten Temperatur von der vorhandenen Temperatur betragen - in °C ausgedrückt - ein Mehrfaches dieses Wertes, bedingt teils durch unterschiedliche Spuren von Verunreinigungen in den fitr die Herstellung benötigten Metallschmelzen, und teils durch geringfügige, kaum erfassbare Änderungen im Fertigungsprozeß.Those from the leading manufacturers of thermocouples and materials for this specified maximum scatter of the thermoelectrically determined per make The temperature of the existing temperature is - expressed in ° C - a multiple this value, partly due to different traces of impurities in the metal melts required for production, and partly through minor, hardly detectable changes in the manufacturing process.

Bei der Bestimmung der maximalen prozentualen Streuung der Thermospannung von Thermoelementen wird das Referenzthermoelement in der Regel im Eisbad gehalten.When determining the maximum percentage spread of the thermal voltage The reference thermocouple is usually held in an ice bath by thermocouples.

Eine maximale prozentuale Streuung von 2 % ist ein realistischer Wert. Eine derartige Streuung entspricht, wenn sich das Referenzelement im Eisbad befindet, bei einer Körpertemperatur von 400 C einer Fehlablesung von 0,8 00.A maximum percentage spread of 2% is a realistic value. Such a scatter corresponds, if the reference element is in the ice bath, at a body temperature of 400 C an incorrect reading of 0.800.

Je näher die Temperatur des Referenzthermoelementes an diejenige des Meßthermoelementes heranrückt, um sc geringer wird bei gleicher maximaler prozentualer Abweichung die in Grad Celsius ( oder in Grad Fahrenheit ) ausgedrückte Streuung, bzw um so höher wird die Meßpräzision.The closer the temperature of the reference thermocouple to that of the Measuring thermocouple moves closer to sc is lower with the same maximum percentage Deviation is the spread expressed in degrees Celsius (or degrees Fahrenheit), or the higher the measurement precision.

Es wurden Messungen an zwei verschiedenen Konstantan/ Kupfer-Thermoeiementpaaren, die sich ganz erheblich in ihrem thernoelektrischen Verhalten voneinander unterschieden, durchgeführt. Die' prozentuale Streuung der entwickelten Thermospannung betrug exakt 1,0 %.Measurements were made on two different constantan / copper thermocouple pairs, which differ from one another quite considerably in their thernoelectric behavior, carried out. The percentage spread of the developed thermal voltage was exactly 1.0%.

Das Meßthermoelement wurde jeweils exakt bei 40,000 C gehalten. Es ergaben sich bei den Untersuchungen mit den beiden Thermoelementpaaren folgende Abweichungen in der Temperaturablesung: 1.) 0,4 ° C, wenn das Referenzthermoelement durch Eiswasser temperiert war, 2.) 0,2 o C, wenn das Referenzelement sich bei einer Temperatur von 20,00 0C befand, und .3.) 0,01 00, wenn das Referenzelement bei exakt 39,0 °C gehalten wurde.The measuring thermocouple was held at exactly 40,000 ° C. in each case. It The tests with the two thermocouple pairs resulted in the following Deviations in the temperature reading: 1.) 0.4 ° C, if the reference thermocouple was tempered by ice water, 2.) 0.2 o C, if the reference element is at a Temperature of 20.00 0C, and .3.) 0.01 00 if the reference element was at exactly 39.0 ° C was maintained.

Die Einbringung von Referenzthermoelement und Referenzthermoelementkompensationseinheit in einen Thermostaten, der die Temperatur bei 39 O C konstant hält, bewirkt eine zuverlässige Reduktion des maximalen meßwertfühleraustauschbedingten Anzeigefehlers auf erheblich weniger als t 0,05 ° C.The introduction of reference thermocouple and reference thermocouple compensation unit in a thermostat, which keeps the temperature constant at 39 O C, causes a reliable reduction of the maximum display error caused by the exchange of measured values to significantly less than t 0.05 ° C.

Der Thermostat soll nach Möglichkeit 1.) als Kleinstthermostat (Fig.3) ausgebildet sein, 2.) wärmemäßlg von seiner Umgebung gut isoliert sein, 3.) in seinem Inneren einen gut wärmeleitenden Metallinnenkörper (6) haben, welcher das Referenzthermoelement und das Referenzthermoelementkompensationssubsystem enthält.The thermostat should, if possible, 1.) be used as a miniature thermostat (Fig. 3) be trained, 2.) be thermally well insulated from its surroundings, 3.) in its Inside have a highly thermally conductive metal inner body (6), which is the reference thermocouple and includes the reference thermocouple compensation subsystem.

Durch entsprechende elektrische Auslegung und mechanische Konstruktion ( Thermoisolierschicht 7 ) wird erreicht, daß der Stromverbrauch gering und die Zeitspanne zwischen Einschalten des kalten Gerätes und Aufheizung des Metallinnenkörpers auf 39 ° C durch einen Widerstand 8, einen Transistor 8 oder eine andere Erwärmungseinheit 8 kurz ist. Da Referenzthermoelement 9 und Referenzelementskompensationssubsystem 10 sich in engstem Wärmekontakt zueinander befinden, ist das Gerät bereits unmittelbar nach dem Einschalten betriebsbereit, wenn auch zunächst noch mit höherer Fühler/Fühler=Anzeigestreuung.Through appropriate electrical design and mechanical construction (Thermal insulating layer 7) is achieved that the power consumption is low and the Time between switching on the cold device and heating of the metal inner body to 39 ° C through a resistor 8, a transistor 8 or another heating unit 8 is short. Da reference thermocouple 9 and reference element compensation subsystem 10 are in close thermal contact with each other, the device is already immediate ready for operation after switching on, even if initially with a higher probe / probe = display spread.

Die Anhebung der Thermostattemperatur auf 39 ° C, also in die Mitte des für Fiebermessungen bedeutende Bereiches von 36 0 C bis 42 ° C C gewährleistet eine weit innerhalb der erwünschten Toleranz liegende Meßwertanzeigegenauigkeit auch bei den niedrigsten und höchsten Sörpertemperaturen. Die Einfügung eines Temperaturkontrollfühlers 11 in das zu temperierende Medium zwecks Steuerung des Heizsystems 8 erscheint zweckmäßig.Raising the thermostat temperature to 39 ° C, i.e. in the middle of the range from 36 0 C to 42 ° C, which is important for fever measurements a measured value display accuracy well within the desired tolerance even at the lowest and highest body temperatures. The insertion of a temperature control probe 11 in the medium to be tempered for the purpose of controlling the heating system 8 appears expedient.

P a t e n t.a n s p r ü c c h e 1.) Auf dem Thermoelementprinzip beruhendes elektronisches Thermometer, bei dem die Meßwertfühier untereinander ausgetauscht werden können und bei dem trotz Austausches der Meßwertfühler untereinander die Meßwertpräzision sehr groß bleibt. P a t e n t.a n s p r ü c h e 1.) On the thermocouple principle based electronic thermometer in which the measured values are exchanged with each other can be and in which despite the exchange of the measuring sensors with each other the Measurement precision remains very high.

2.) Elektronisches Thermometer nach Anspruch 1., bei dem die Meßwertfühler durch Beschichten eines Trägermaterials auf beiden Seiten mit verschiedewen Metallen und durch elektrisch leitendes Verbinden der Metallbeläge an einer Kante hergestellt werden.2.) Electronic thermometer according to claim 1, in which the measured value sensor by coating a substrate on both sides with various metals and produced by electrically conductive connection of the metal coverings at one edge will.

3.) Elektronisches Thermometer nach Anspruch 1 und 2, bei dem ein Trägermaterial von geringer Wärmelei+-fähigkeit beidseitig mit - unterschiedlichen - Y.etalifolien haftend belegt wird und bei dem die Metalle-an einer Langs- oder Breitseite des Träger materials leitend miteinander verbunden werden.3.) Electronic thermometer according to claim 1 and 2, in which a Carrier material with low thermal conductivity + ability on both sides with - different - Y.etalifolien is adhesively covered and in which the metals-on a longitudinal or Broad side of the carrier material are conductively connected to one another.

Claims (1)

4.) Thermometer nach Anspruch 1 - 3, bei dem das Trägermaterial beidseitig haftend mit Drähten unterschiedlicher Metalle oder einseitig mit Drähten und auf der anderen Seite mit Metallfolie haftend belegt ist, und bei dem an oder nahe einer Kante des Trägermaterials eine leitende Verbindung zwischen den Metallbelägen beider Seiten hergestellt wird, sei es durch Umschlagen überstehenden4.) Thermometer according to claim 1 - 3, in which the carrier material on both sides adhesive with wires of different metals or one-sided with wires and on the other side is covered with adhesive metal foil, and on or near one Edge of the carrier material creates a conductive connection between the metal coverings of both Pages is produced, either by turning over protruding parts Metalls, sei es durch Lötung, durch Schweißung, durch Druckvereinigung, durch Leitlack oder durch andere Mittel. Metal, be it by soldering, by welding, by pressure union, by conductive varnish or by other means. 5.) Thermometer nach Anspruch 1 - 4, bei dem bandförmiges Trägermaterial verwandt aneidseitig mit Metallfolien bzw. mit Drähten quer zur Bandrichtung, bzw. einseitig mit-Metallfolie und anderseitig mit Drähten quer zur Bandrichtung haftend belegt ist,und bei dem an oder nahe einer Bandlängsseite die Metalle leitend miteinander verbunden werden, und bei dem hernach dag Band in quer zur Bandlängsrichtung verlaufende schmale Streifen zerlegt wird.5.) Thermometer according to claim 1 - 4, wherein the tape-shaped carrier material related on both sides with metal foils or with wires transverse to the direction of the tape, or Adhesive on one side with metal foil and on the other side with wires transverse to the direction of the tape is occupied, and in which the metals conductively with one another on or near a longitudinal side of the tape are connected, and in the subsequent dag tape running transversely to the longitudinal direction of the tape narrow strips is dismantled. 6.) Thermometer nach Anspruch 1 - 5, bei dem das Referenzthermoelement gemeinsam mit dem Referenzthermoelement-. Kompensationssubsystem oder mit einem Teil desselben in einen Thernostaten eingebracht und bei einer Temperatur nahe der zu messenden Temperatur - zumeist der Körpertemperatur - gehalten wird.6.) Thermometer according to claim 1-5, wherein the reference thermocouple together with the reference thermocouple. Compensation subsystem or with a Part of the same placed in a thernostat and at a temperature close to temperature to be measured - mostly body temperature - is maintained. 7.) Thermometer nach Anspruch 1 - 6, bei dem Referenzthermoelement und Referenzthermoelement-Kompensationssystem bzw. ein wesentlicher Teil des letzteren, in einem Metallbehältnis oder in einem anderen Medium guter Wärmeleitfähigkeit innerhalb des Thermostaten untergebracht sind.7.) Thermometer according to claim 1 - 6, in the reference thermocouple and reference thermocouple compensation system or a substantial part of the latter, in a metal container or in another medium with good thermal conductivity inside of the thermostat are housed. L e e r s e i t eL e r s e i t e
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