SE528688C2 - Anordning för mätning av temperatur och värmeinnehåll över en yta - Google Patents

Description

nu oo n o o oc; uno» ooo o o o 0A N) U1 no n oo IQ n o nu a I o o o nov o n c 0 oo 000: o: 528 688 eller ämnesinblandning i, i synnerhet, de värmelagrande områdena. För det första upprätthålls temperaturen ett bra tag och i varianten med terrnokromatiska material så kan registrering ske, t ex med en digitalkamera, vilket ger en avsevärd kostnadsreduktion järnfört med värmeka- mera. Även vid direkt okulär besiktning av vännefördelningen är det av värde att man får mer tid på sig.

En ytterligare fördel erhålles, nämligen den att temperaturen i varje sammanhängande värmelagrande område utjämnas inom detta. Vid registreringen erhålles härmed, oavsett hur denna går till, en ökad kontrastverkan som underlättar uttydandet eller bearbetandet av värme- bilden.

I en andra variant på uppfinningen utnyttjas istället värmeledning för att förflytta värme genom anordningen för mätande, registrerande eller visualiserande på motsatt sida mot den egentliga mätytan.

Ofta är man inte bara intresserad av temperaturerna på ett föremåls yta i sig, såsom exempelvis är fallet med däck eller fötter, utan också av förhållandena längre in i mätobjektet.

Eftersom den temperatur som ett värmelagrande område eller kropp får är en funktion av bl a temperaturen, kontakttiden, värmeinnehållet och värmeledningsförmågan i mätobjektet kan man genom att öka den lokala värmelagringsfönnågan i mätanordnirigen, samt mäta under lite längre tid, få ett mått på förhållandena i mätobjektets djupled.

I en vidareutveckling av djupledsmätningen enligt ovan kan man tänka sig att i ett upp- repat mönster anordna områden med olika stor värmelagríngsfórrnåga i närheten av varandra.

Genom ett lämpligt val av exponeringstid erhåller de olika områdena olika temperatur varav infonnation om värmeinnehållet i djupled kan utläsas.

För att anpassa mätandet till olika situationer kan man utöver att variera kontakttiden även variera utgångstemperattrren för mätanordningen såväl uppåt som nedåt. Mäter man såväl med varmare som med kallare mätanordning får man inte bara svar på föreliggande värmeinnehåll utan dessutom möjlig lagringsförrnåga.

Ytterligare kännetecken, fördelar och användningsområden framgår av nedan beskrivna utfóringsexempel, av vilka en del även är åskådliggjorda på bifogade ritningar.

På ritningarna visar fig.l och 2 två olika mätobjekt med lokal temperaturförhöjning på olika djup med en mätanordning enligt uppfinningen och fig. 3 och4 visar olika ”mätbilder” med uppfinningsföremålet i fig. 1 och 2.

Av särskilt intresse är att göra tennografiska analyser av fotsulorna hos diabetiker.

Många är drabbade av diabetes och sjukdomens utbredning ökar och förväntas fortsätta öka 10 15 20 N; U? 0 o o ole Oo! Iooo ooo o o 0 I oo oo oo o oo u o oo n I o o e o o to: o o o o o oo ßQoo oooo CD o o o 528 688 framöver. Som en följd av sjukdomen kan de drabbade i synnerhet i fötterna få cirkulations- rubbningar och/eller känselbortfall (neuropati) vilka fenomen var för sig eller tillsammans ofta leder till besvär, exempelvis i form av inflammationer och sårbildningar. Cirkulationsrubb- ningarna kan leda till dålig försärnrad läkning och i ett tyvärr stort antal fall till amputation.

Känselbortfall gör det dessutom svårt eller omöjligt för den drabbade att upptäcka att allt inte står rätt till med exempelvis en fot, vare sig orsaken är cirkulationsrubbning eller något annat.

För diabetiker är det således viktigt att föttema kontrolleras ofta. Detta är emellertid idag med vårdsektorns höga belastning antingen orealistiskt eller betungande eftersom de metoder som idag finns tillgängliga för kontroll av fotstatus, t ex magnetresonanstomografi, värmekamera, monofilamentsensortest eller stämgaffeltest, är dyra och/eller omständliga att använda. Fler- talet av de idag använda metoderna saknar eller har begränsad förmåga att registrera problem som de som känselnedsättning och/eller cirkulationsstörningar leder till.

Ovanstående problem löses i enlighet med ett första utföringsexempel på uppfinningen med en mätanordning innefattande ett termokromatiskt skikt, d v s ett skikt vars färg varierar med temperaturen. Detta skikt är anordnat parallellt med och i kontakt med, eller på annat sätt terrniskt kommunicerande med, ett vårmelagrande skikt som är uppdelati delytor med mellan- liggande isolering. Med fördel görs dessa delytor små. Resultatet av det värmelagrande skiktet tillsammans med det terrnokromatiska skiktet blir att temperaturen blir stabil i rnätanord- ningen under relativt lång tid innan de diskreta avsnitten i det vännelagrande skiktet avger sin värme till varandra respektive till den övriga omgivningen.

Exempelvis kan det tennokromatiska skiktet befinna sig överst med det i diskreta ele- ment uppdelade värmelagrande skiktet därunder. När en patient placerar sin fot på anord- ningen värms både det termokromatiska skiktet och det underliggande värmelagrande skiktet upp till temperaturer som varierar som en funktion av fotens över ytan varierande temperatur.

När patienten kliver av anordningen tillförs inte längre värme, men värmeinnehållet i det vär- melagrande skiktet ger en fördröjd avklingning av temperaturen för det terrnokromatiska skik- tet. Färgbilden motsvarande fotens temperaturfördelning kvarstår härigenom tillräckligt länge för att en läkare eller annan sakkunnig skall hinna studera testresultatet och det är också möj- ligt att dokumentera resultatet genom att exempelvis fotografera fotens värmebíld. Fotografier kan sparas i joumalen vare sig denna är av pappersvariant eller digital. I syrmerhet i det senare fallet är det dessutom möjligt med digital utvärdering som kan jämföras med hur fördelningen borde ha varit, respektive hur den förändrat sig från ett tidigare tillfälle.

När foten avlägsnats från mätanordningen sker i varje separat värrnelagrande ytavsnitt 10 15 20 en utjämning av temperaturen över dess yta. Det tillhörande termokromatiska SkikïaVSIliïlCï kommer därigenom att få samma färg över hela sin yta och man erhåller härigenom en tydli- gare bild med bättre kontrast, som dessutom är enklare att digitalisera eftersom den blir upp- delad i små avgränsade områden med vardera enhetlig färg.

Det värmeenergilagrande skiktet enligt uppfinningen medger inte bara en mätning av yt- temperaturen för exempelvis en fot utan kan dessutom användas för att registrera värmeförhål- landen, som i sin tur motsvarar bland annat vävnadshållanden längre in i foten. Detta åstad- kommes genom att det värmelagrande skiktet ges en tillräcklig värmelagrande kapacitet för att kunna kyla eller värma foten i större eller mindre grad. Exempelvis kan det värmelagrande skiktet göras tjockare. Det som erhålles är nu snarare en värmeinnehållsmätning för foten, detta eftersom värme transporteras från fotens inre ut mot dess yta och över i det värmelag- rande skiktet. Om det således finns en cirkulationshämrnande eller annan värmeinnehålls- och/eller värmetransportpåverkande skada ett stycke in i foten så detekteras denna med upp- finningen betydligt bättre än vad som endast en avläsning av yttertemperaturen med hjälp av värmekamera eller annan anordning kan ge.

Hur djupt man vill sträcka sitt detekteringsområde kan bestärmnas dels med det tempe- raturlagrande skiktets tjocklek, dels med utgångstemperaturen för mätanordningen dels mät- tiden, d v s kontakttiden. Genom att variera dessa parametrar kan man erhålla information som sträcker sig olika långt in i foten. Genom att dessa parametrar förhållandevis enkelt kan hållas lika vid mätningar vid olika tillfällen respektive för olika personer kan objektiva och norrnerande observationer göras med ty åtföljande förbättrade diagnos- och behandlingsmöj- ligheter.

Genom att anordningen enligt uppfinningen blir förhållandevis enkel och billig att fram- ställa och använda kan antalet undersökningstiilfallen ökas väsentligt och därmed öka chans- ema för att i god tid upptäcka förändringar och skador, så att dessa kan åtgärdas innan de bli- vit för allvarliga. Man kan till och med tänka sig att varje diabetiker har en egen fotstatusmä- tare hemma. Detta gör det lättare att föreskriva förebyggande åtgärder eftersom patienten kan få en omedelbar feedback.

Det värmelagrande eller värmeabsorberande skiktet som är uppdelat i diskreta ytor eller enheter med mellanliggande isolering kan framställas på olika sätt. Exempelvis kan man tänka sig alurniniurnstavar som skjuts ner i hål i en skumplastskiva. Man kan även tänka sig att ísoleringsmatrisen består av en lämplig keram med god värmeisolerande förmåga i vars hål en lämplig metall kan gjutas eller påfyllas för att därefter slipas till så att en plan yta erhålles. 10 15 20 'ns UW n no o: oo nu o o a n o o o un: con coon o oo uyzo 0:00 .o~' co Ö too 0 o g nu n no u 1 00000 On 0 528 688 Det värmelagrande eller värmeabsorberande skiktet kan också utgöras av tunna fibrer eller stavar som sträcker sig mellan två fixerande filmer. Härvid kan materialet mellan fibrer- na utgöras av luft eller av en isolerande gas. Man kan även tänka sig att termokromatiska material blandas med material med fördelaktiga värmeledande och/eller värmelagrande egen- skaper, i finfördelad eller flytande form, och anbringas i kaviteter i en isolator.

Genom att förse de värmelagrande eller värmetransporterande kropparna med välvda ytor förbättras värmeöverföringen, dels genom en ökad yta och dels genom att kontakten mel- lan mätobjekt, till exempel en fot och mätanordningen, endast föreligger för de värmelagrande kropparna. Även om man i första hand tänker sig att värmeöverföringen sker genom kontakt med mätobjektet, kan man tänka sig att utnyttja i form av strålning avgiven värme för mätande, i synnerhet vid mätföremål som i sig är fór heta för direktkontakt.

Man kan även tänka sig att de värmelagrande eller isolerande områdena eller diskreta kropparna innehåller eller består av material som genom till- eller bortförsel av värmeenergi omvandlas mellan olika faser eller kemiska tillstånd vilket ökar ackumuleringsförmågan och även gör det möjligt att erhålla tröskelvärden för temperaturer-na.

Det termokromatiska skiktet kan vara anordnat på det värmeupptagande skiktets ovan- sida, så att exempelvis i fallet vid mätning på fötter patienten helt enkelt ställer sig på mätanordningen, står där en given tid och kliver av, varefter man tittar och/eller fotograferar det termokromatiska skiktet. För att undvika temperaturutjärnning i ytan kan man tänka sig att det termokromatiska skiktet också delas upp motsvarande de diskreta värmeabsorberande ele- menten i det värmeisolerande skiktet.

Om så önskas kan man istället anordna det terrnokromatiska skiktet på undersidan av det värmeabsorberande skiktet. Härigenom kan värmeöverföringen från ett mätobjekt, exem- pelvis en fot, till det värmeupptagande skiktet förbättras ytterligare avkortande själva provtag- ningstiden. Under den tid som man sedan vänder på anordningen för att titta på temperaturbil- den stabiliserar sig bilden när värmen utjämnas i varje distinkt element för sig.

Om man önskar en mekaniskt mer flexibel temperaturavkännande anordning i enlighet med uppfinningen kan man tänka sig att anordna små metallnitar i ett flexibelt elastiskt mate- rial, exempelvis gumrniduk, med ett terrnokromatiskt skikt på nitarnas ena sida.

Istället för att använda termokromatisk film kan man tänka sig att exempelvis använda en värmekamera för att fotografera det värmelagrande skiktet. Altemativt kan varje separat avsnitt förses med elektronisk temperaturavkätming. Genom att anordna denna på ovansidan 10 15 20 5.2 'w Uï nn o I 000 Oona o co en oo 0 I 0 0 »oo a O I pan- ao o en .ao 0,. o nu Q o nu oas ~ o u ~ eo. o n n o o o o u ocean o u~. u och kontinuerligt registrera temperaturförändringen när det värmelagrande skiktet drar ut vär- meenergi kan man vinna ytterligare information om värmeinnehållet i djupled, d v s en 3D-in- formation för vänneinnehållet. Sannolikt är emellertid ur praktisk synvinkel deSSa Varianter mindre fördelaktiga i de flesta fall i jämförelse med användningen av termokromatisk film.

Pâ ovanstående sätt kan uppfinningen användas som belastningstest för värmetillförseln till en kroppsdel, till exempel en fot. Eftersom en större del av uppvärmningen i en fot tillförs i form av uppvärmt blod kan ett gott mått på cirkulationen erhålls på detta sätt.

Inom ramen för uppfinningstanken kan man tänka sig att använda material som är aniso- tropa på lämpligt sätt, d v s medger transport och upptagning av värme in genom skiktet under det att spridningen i ytplanet (eller mer eller mindre parallellt härmed) är ringa. Exempelvis kan man tänka sig att sådana material kan åstadkommas med hjälp av ämnen som har en ten- dens att bilda långsträckta parallella molekyler.

Ett ytterligare utföringsexempel på uppfinningen är visat i fig l. Här innefattar anord- ningen ett översta skikt l som är tennokromatiskt, ett därunder föreliggande skikt 2 som inne- fattar diskreta värmetransporterande och värmeabsorberande stavar 3, 4 som är isolerade från varandra av mellanliggande värmeisolering 5. På undersidan av det värmeabsorberande skiktet 2 är ett undre stödjande värmeisolerande skikt 6 anordnat.

Ovanför mätanordningen är en fot 7 placerad och i denna är i fig l visat ett första läge för ett avsnitt 8 med förhöjt värmeinnehåll. I fig 2 är ett annat avsnitt 9 med förhöjd tempera- tur visat som befinner sig högre upp.

Stavarna 3 och 4 har olika längd och kan därigenom lagra olika värmemängder. Vid lika tillförda värmemängder erhåller den större staven en lägre temperatur. Detta kan exempelvis åstadkommas med en exponeringstid som är någorlunda kort, så att inte temperaturutjärririing sker mellan fot och mätskikt.

I fig 3 är visat en yta med samma temperatur för alla stavarna, d v s med samma färg för alla mätpunktema. Detta fall kan exempelvis motsvara det i fig l visade. Eftersom avståndet från området med förhöjd temperatur är kort hinner tillräckligt med värmeenergi överföras för att ge samma temperatur för båda typema av stavar.

I fig 4 är visat en yta där tiden varit så kort att de långa stavarna inte hunnit få samma temperatur som de korta stavarna. Här kan avståndet till området med förhöjd temperatur ha varit längre, såsom i fi g 2, så att vännen som strömmat från området med förhöjd temperatur till stavama inte hunnit fram i tillräcklig mängd för att ge samma färg. Ju större färgskíllnad (temperaturskillnad) som föreligger mellan närbelägna stavar med olika längd desto längre är 10 15 20 om 9 con I Oc n . .u -n o.

I I Û. I Û I O D I Û O I Û 'OI ICO .CCI .. n q u o r n O II Oll OIOO C Il 0 uno! 528 688 avståndet till området med förhöjd temperatur, vid en given exponeringstid.

Med hjälp av den på ritningarna visade anordningen är det således möjligt att visualisera värmefördelningen i djupled. Eftersom fötter till viss del är förhållandevis platta kan man dessutom göra en liknande mätning från ovansidan för att få ökad kunskap om värmeförhål- landena i hela tvärsnittet.

Istället för ett termokromatiskt skikt kan man använda ett annat temperaturvisualiser- ande skikt, te x svällpapper.

Om värmeabsorberingen respektive isoleringen är tillräckligt effektiv kan man tänka sig att det termokromatiska skiktet inte appliceras förrän patienten tagit bort sin fot från det värmeabsorberande skiktet. När det termokromatiska skiktet sedan läggs på avger det värme- absorberande skiktet värme till det termokromatiska skiktet resulterande i en fárgbild motsva- rande värmeinnehållet i foten och därigenom cirkulatíonen. V Vid användningen av anordningen enligt uppfinningen för att överföra ett temperatur- eller värmeinnehållsmätprov från ett svåråtkomligt ställe till en lämplig mätapparatur kan den senare inte bara utgöras av termokromatisk film eller en värmekamera utan man kan dessutom tänka sig att använda en magnetresonaristomograf för att ärmu tydligare utvinna djupinforma- tion ur det värrnelagrande materialet och därigenom även för mätobjektet.

Principen för uppfinningen kan även nyttiggöras i form av en stav som är överdragen med termokromatiskt material i sin längdriktning, eller ett glasrör fyllt med en blandning av genomskinlig gel och terrnokromatiskt material så att en temperaturprofil i stavens längdrikt- ning kan åskådliggöras enkelt, motsvarande i sin tur en värmernängdsprofil för mätobjektet.

Claims (4)

10 15 saa 6sa S” PATENTKRAV

1. Anordning för mätning av temperaturer och värmeinnehåll över en yta, kännetecknad av att den innefattar ett värmelagrande och/eller värmeledande skikt som är uppdelat i diskreta ytor eller enheter med mellanliggande värmeisolering, så att när anord- ningen bringas i kontakt med ett mâtobjekt överförs mer värmeenergi till anordningens värme- ledande eller värmelagrande områden än till de värmeisolerande områdena, villket värme- lagrande och/eller värmeledande skikt är i kontakt med ett termokromatiskt skikt.

2. Anordning enligt krav l, kännetecknad av att det värmelagrande och/eller värme- ledande skiktet utgörs av stavar som skjutits ner i en hålmauis av värmeisolerande material.

3. Anordning enligt krav l eller 2, kännetecknad av att det termokromatiska skiktet är uppdelat liksom det vårmelagrande och/eller värmeledande materialet.

4. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att närbelägna separata ytavsnitt har samma yta men olika volym för att vid kort exponering ge olika temperaturer vid olika avstånd till värmekällan.