SI21628A

SI21628A - Kopel za sočasno umerjanje medicinskih brezkontaktnih in kontaktnih termometrov

Info

Publication number: SI21628A
Application number: SI200400198A
Authority: SI
Inventors: Igor Pušnik; Jovan Bojkovski; Janko Drnovšek
Original assignee: Univerza V Ljubljani
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2005-04-30
Also published as: WO2006004559A1

Abstract

Visokostabilna in homogena kopel za sočasno umerjanje brezkontaktnih in kontaktnih termometrov za uporabo v meroslovju, medicini, veterini in za druge zdravstvene namene, ponuja posebno izvedbo pretoka oz. kroženja tekočine iz pomožne cevi (1), v kateri so grelci (3), hladilna spirala (4) in mešalo (5), v eno ali dve glavni cevi (2), od koder se preliva nazaj v pomožno cev (1). V glavni cevi (2) se skupaj ali ločeno, kjer sredinski osi glavnih cevi glede na sredinsko os pomožne cevi obsegata kot od 180 stopinj do 60 stopinj, nahajajo črno telo (6) in eden ali več stabilizacijskih valjev (7). Namesto stabilizacijskega valja (7) se lahko uporablja držalo za termometre (9), kadar je negotovost kopeli pri umerjanju zadovoljiva. Črno telo (6) služi za umerjanje kontaktnih termometrov in je pobarvano z barvo, ki ima visoko emisivnost ter je nameščeno v glavno cev (2) horizontalno ali vertikalno. Oblike črnih teles so priporočene v standardih. Stabilizacijski valj (7) služi za umerjanje kontaktnih termometrov in bistveno izboljša temperaturno stabilnost in homogenost kopeli. Prava temperatura je določena z vgrajenim ali zunanjim referenčnim termometrom (8), ki je sledljiv do nacionalnega ali mednarodnega etalona. Črno telo (6) in stabilizacijski valj (7) sta narejena iz kovine z dobro toplotno prevodnostjo. Dimenzije posameznih elementov ter tako tudi kopeli se lahko prilagajajo sprotnim zahtevam ali potrebam.ŕ

Description

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

Laboratorij za metrologijo in kakovost

Igor Pušnik, Jovan Bojkovski in Janko Drnovšek

Tržaška 25

1000 Ljubljana

KOPEL ZA SOČASNO UMERJANJE MEDICINSKIH BREZKONTAKTNIH IN KONTAKTNIH TERMOMETROV

Predmet izuma je visokostabilna in homogena kopel za sočasno umerjanje brezkontaktnih in kontaktnih termometrov za uporabo v medicini ter varovanje zdravja v širšem pomenu. Področje tehnike, ki ga kopel pokriva, je meroslovje, kajti v osnovi je namenjena umerjanju ali kalibraciji brezkontaktnih (sevalnih, infrardečih, pirometrov) termometrov ter umerjanju kontaktnih termometrov (tekočinskih termometrov, termometrov z digitalnim prikazom temperature, termistorjev, uporovnih termometrov, termočlenov) s primerjavo z referenčnim termometrom, kije sledljiv do nacionalnega ali mednarodnega etalona.

Po dosegljivih podatkih do sedaj ni bila razvita kopel, ki bi omogočala sočasno umerjanje brezkontaktnih in kontaktnih termometrov. Najbolj podobna rešitev predlaganemu izumu je patent podjetja Isothermal Technology Ltd. iz Velike Britanije pod številko GB2361536. Rešitev v tem patentu ne omogoča sočasnega umerjanja brezkontaktnih in kontaktnih termometrov.

V medicini je v uporabi mnogo brezkontaktnih in kontaktnih termometrov, ki jih je potrebno umerjati oziroma preverjati njihovo točnost. Z umerjanjem se zagotavlja meroslovna sledljivost do osnovnih enot mednarodnega sistema enot SI. Zahteva sledi neposredno iz evropske smernice, ki se nanaša na medicinske naprave (Council directive 93/42/EEC of 14 June 1993 conceming medical devices, Medical Device Directive), in zahteva skladnost dejanskih karakteristik medicinskih naprav s specifikacijami, ki jih podajajo proizvajalci. Razvita kopel tako sledi evropski tehniški regulativi in omogoča preverjanje skladnosti medicinskih brezkontaktnih in kontaktnih termometrov s specifikacijami proizvajalcev. Brezkontaktni in kontaktni termometri so uporabni tudi v veterinarske in druge zdravstvene namene. Za umerjanje ali kontrolo obeh vrst termometrov je potreben ustrezen sistem. Pomanjkljivost do sedaj razvitih kopeli je bila možnost umerjanja zgolj kontaktnih ali zgolj brezkontaktnih termometrov ter slabša temperaturna stabilnost in homogenost. Ni nam znano, da bi bila razvita kopel s črnim telesom za umerjanje medicinskih sevalnih termometrov. Najbližja patentirana rešitev je kalibrator za umerjanje medicinskega ušesnega termometra proizvajalca Shenvood (št. patenta US6179785), ki pa ne zadosti zahtevam v nadaljevanju navedenih standardov (EN 12470-5:2003, ASTM Designation E 1965-98, JIS). Problem tega kalibratorja predstavljajo slabša emisivnost in slabša temperaturna stabilnost ter homogenost.

Razvita kopel ima posebno izvedbo pretoka tekočine s prelivanjem, in sicer iz pomožne cevi 1, v kateri se nahajajo grelci 3, hladilna spirala 4 ter mešalo 5, v eno ali dve glavni cevi 2. Črno telo 6 in stabilizacijski valj 7, ki jih je po potrebi in glede na razpoložljiv prostor lahko več, se lahko nahajajo skupaj v glavni cevi 2 (skica 1, skica 2), lahko pa je v eni glavni cevi 2 nameščeno črno telo 6, v drugi glavni cevi 2 pa stabilizacijski valj 7 (skica 3, skica 4). Stabilizacijski valj 7 je možno nadomestiti tudi z držalom za kontaktne termometre 9 (skica 9). Sredinski osi glavnih cevi 2 lahko glede na sredinsko os pomožne cevi 1 obsegata kot od 180° (skica 3) do 60° (skica 4). Sledljivost umerjanja je zagotovljena z enim ali več vgrajenimi referenčnimi termometri 8 ali z zunanjimi referenčnimi termometri, ki so sledljivi do nacionalnega ali mednarodnega etalona.

Črno telo 6 služi za umerjanje brezkontaktnih termometrov. Oblike črnih teles so priporočene v standardih:

- evropski standard EN 12470-5:2003 Clinical thermometers - Part 5: Performance of infra-red ear thermometers (with maximum device), CEN, Brussels (skica 5) ameriški standard ASTM, Designation E 1965 - 98: Standard Specification for Infrared Thermometers for Intermittent Determination of Patient Temperature, Annual book of ASTM Standards 1998, West Conshohocken, PA 19428, USA (skica 6)

- predlog japonskega standarda (Japanese Industrial Standard JIS, Infrared ear thermometers - draft standard, Japan, 2002). {skica 7)

Črno telo 6 je narejeno iz kovine z dobro toplotno prevodnostjo, običajno bakra. Notranjost črnega telesa je pobarvana s posebno barvo, ki je temperaturno obstojna in ima visoko emisivnost (tipično okrog 0,9). Pred barvanjem mora biti površina v notranjosti črnega telesa očiščena maščob in peskana, da se poveča razpršitev svetlobe pri odboju in s tem se posledično poveča emisivnost. Nanos barve je v treh plasteh skupne debeline približno 0,1 mm, pri čemer je vsaj zadnje sušenje izvedeno pri povišani temperaturi (npr. 100 °C) v času vsaj 24 ur. Črno telo je nameščeno v stransko cev bodisi horizontalno {skica 7) ali vertikalno {skica 2j glede na telesno os.

Stabilizacijski valj 7 {skica 8) služi za umerjanje kontaktnih termometrov in bistveno izboljša temperaturno stabilnost ter homogenost kopeli. Narejen je iz kovine z dobro toplotno prevodnostjo (baker, aluminij) in galvaniziran, da se prepreči oksidacija.

Namesto stabilizacijskega valja 7 se lahko uporablja držalo za termometre 9 {skica 9j, ki omogoča namestitev večjega števila termometrov v kopel. Narejen je iz nerjavečega jekla.

Opis izuma je podan v obliki treh osnovnih variant (varianta 1 - skica 1, varianta 2 - skica 3, varianta 3 - skica 4), s tem da ima vsaka od variant možnost vertikalne ali horizontalne postavitve črnega telesa. Primer je za varianto 1 prikazan na skici 1 in skici 2. Različice črnih teles za vgradnjo v kopeli v variantah 1, 2, ali 3 so prikazane na skicah 5, 6 in 7.

Variante kopeli

Skica 1: kopel varianta IA

V varianti IA imamo pomožno cev 1, v kateri se nahajajo grelci 3, hladilna spirala 4 ter mešalo 5, in eno glavno cev 2, v kateri se nahajajo črno telo 6 in stabilizacijska valja 7. Prava vrednost temperature je določena z referenčnim termometrom 8. Postavitev črnega telesa 6 je horizontalna glede na telesno os.

Skica 2: kopel varianta IB

Razlika glede na varianto IA je samo postavitev črnega telesa 6, ki je vertikalna glede na telesno os.

Skica 3: kopel varianta 2

V varianti 2 imamo pomožno cev 1 z grelci 3, hladilno spiralo 4 ter mešalom 5, in dve glavni cevi 2. V eni glavni cevi se nahaja črno telo 6, v drugi glavni cevi 2 pa se nahaja stabilizacijski valj 7. Prava vrednost temperature je določena z referenčnim termometrom 8. Sredinski osi glavnih cevi glede na sredinsko os pomožne cevi obsegata kot 180°.

Skica 4: kopel varianta 3

V varianti 3 imamo pomožno cev 1 z grelci 3, hladilno spiralo 4 ter mešalom 5, in dve glavni cevi 2. V eni glavni cevi 2 se nahaja črno telo 6, v drugi glavni cevi pa se nahaja stabilizacijski valj 7. Prava vrednost temperature je določena z referenčnim termometrom 8. Sredinski osi glavnih cevi glede na sredinsko os pomožne cevi obsegata kot 60°.

Različice črnih teles za vgradnjo v kopeli v variantah 1,2, in 3.

Glede na tri osnovne mednarodne standarde za medicinske sevalne termometre so v nadaljevanju opisane različice treh črnih teles 6. Vsako od treh črnih teles je možno vgraditi v eno od kopeli v variantah 1, 2 ali 3.

Skica 5: črno telo v skladu s standardom EN 12470-5:2003

Črno telo 6 v skladu z evropskim standardom EN 12470-5:2003 je valj s prisekanim dnom pod kotom 30°. Stene valja naj bodo čim tanjše, zaradi hitrejšega prevajanja toplote iz tekočine do površine v notranjosti črnega telesa. Prirobnica črnega telesa je dobro izolirana od njegovega kovinskega dela in je narejena iz materiala z nizkim koeficientom toplotne prevodnosti.

Skica 6: črno telo v skladu s standardom ASTM, Designation E 1965 - 98

Črno telo 6 v skladu z ameriškim standardom ASTM, Designation E 1965 - 98 je stožec pod kotom približno 36°. Stene valja naj bodo čim tanjše, zaradi hitrejšega prevajanja toplote iz tekočine do površine v notranjosti črnega telesa. Prirobnica črnega telesa je dobro izolirana od njegovega kovinskega dela in je narejena iz materiala z nizkim koeficientom toplotne prevodnosti.

Skica 7: črno telo v skladu s predlogom standarda Japanese Industrial Standard JIS Črno telo 6 v skladu s predlogom japonskega standarda JIS je valj z zoženjem pri odprtini. Pri vhodu obsega kot med osjo valja in steno približno 50°, kot pri dnu pa približno 120°. Stene valja naj bodo čim tanjše, zaradi hitrejšega prevajanja toplote iz tekočine do površine v notranjosti črnega telesa. Prirobnica črnega telesa je dobro izolirana od njegovega kovinskega dela in je narejena iz materiala z nizkim koeficientom toplotne prevodnosti.

Dodatni elementi za umerjanje kontaktnih termometrov

Skica 8: stabilizacijski valj

Stabilizacijski valj 7 ima različno število izvrtin različnih premerov. Število je odvisno od premera stabilizacijskega valja in od želenih premerov izvrtin za kontaktne termometre. Le-te se morajo ujemati s premeri termometrov, ki se jih pri umerjanju vstavi v izvrtine. Služi za izboljšanje temperaturne stabilnosti in homogenosti kopeli in s tem zmanjšanjem negotovosti pri umerjanju.

Skica 9: držalo za termometre

Držalo za termometre 9 ima veliko število izvrtin različnih premerov in služi za postavitev večjega števila kontaktnih termometrov 8 v kopel. Število izvrtin je odvisno od želenih premerov izvrtin za kontaktne termometre. Uporablja se namesto stabilizacijskega valja 7, kadar je negotovost kopeli pri umerjanju zadovoljiva.

Način uporabe izuma

Kopel se bo uporabljala za zagotavljanje sledljivosti medicinskih brezkontaktnih in kontaktnih termometrov v območju od 20 °C do 90 °C. Sledljivost bo zagotovljena z umerjanjem s pomočjo vgrajenega ali zunanjega referenčnega termometra 8, ki je sledljiv do nacionalnega ali mednarodnega etalona. Z referenčnim termometrom 8 se določa prava vrednost temperature kopeli, na podlagi katere se določi točnost umerjenih termometrov. Pri določitvi negotovosti umerjenih termometrov pa je potrebno upoštevati tudi meroslovne parametre kopeli, ki se ugotavljajo z rednim periodičnim umerjanjem kopeli. Uporaba je namenjena bolnicam, večjim zdravstvenim domovom in drugim zdravstvenim institucijam, ter kalibracijskim laboratorijem. Poleg medicinskih termometrov je s kopeljo možno umerjati vse brezkontaktne in kontaktne termometre v navedenem temperaturnem območju. Dimenzije posameznih elementov izuma se lahko prilagajo sprotnim zahtevam ali potrebam.

Claims

PATENTNI ZAHTEVKI

1. Visokostabilna in homogena kopel za sočasno umerjanje brezkontaktnih in kontaktnih termometrov za uporabo v meroslovju, medicini, veterini in za druge zdravstvene namene značilna po tem, da se v ohišju nahajata pomožna cev (1), v kateri se nahajajo grelci (3), hladilna spirala (4) ter mešalo (5) in ena glavna cev (2), v kateri se nahajajo hkrati poljubno horizontalno ali vertikalno glede na telesno os postavljeno črno telo (6) oz. različice črnega telesa predpisane z mednarodnimi standardi ter odvisno od premera eden ali več stabilizacijskih valjev (7) oz. namesto njega držalo za termometre (9), pri čemer je prava vrednost temperature določena z vgrajenim ali zunanjim referenčnim termometrom (8).

2. Visokostabilna in homogena kopel za sočasno umerjanje brezkontaktnih in kontaktnih termometrov za uporabo v meroslovju, medicini, veterini in za druge zdravstvene namene značilna po tem, da se v ohišju kopeli nahajajo pomožna cev (1) z grelci (3), hladilna spirala (4) ter mešalo in dve glavni cevi (2), pri čemer sta njuni sredinski osi glede na sredinsko os pomožne cevi obsegata kot 180° in v katerih se ločeno v eni glavni cevi nahaja poljubno horizontalno ali vertikalno glede na telesno os postavljeno črno telo (6) oz. različice črnega telesa predpisane z mednarodnimi standardi, v drugi glavni cevi pa stabilizacijski valj (7) oz. držalo za termometre (9), medtem ko je prava vrednost temperature pa je določena z vgrajenim ali zunanjim referenčnim termometrom (8).

3. Visokostabilna in homogena kopel za sočasno umerjanje brezkontaktnih in kontaktnih termometrov za uporabo v meroslovju, medicini, veterini in za druge zdravstvene namene značilna po tem, da se v ohišju kopeli nahajajo pomožna cev (1) z grelci (3), hladilna spirala (4) ter mešalo (5) in dve glavni cevi (2), pri čemer sta njuni sredinski osi glede na sredinsko os pomožne cevi obsegata kot 60° in v katerih se ločeno v eni glavni cevi (2) nahaja poljubno horizontalno ali vertikalno glede na telesno os postavljeno črno telo (6) oz. različice črnega telesa predpisane z mednarodnimi standardi, v drugi glavni cevi (2) pa stabilizacijski valj (7) oz. držalo za termometre (9), medtem ko je prava vrednost temperature pa je določena z vgrajenim ali zunanjim referenčnim termometrom (8).

4. Postopek sočasnega umerjanja brezkontaktnih ali kontaktinih termometrov v visokostabilni in homogeni kopeli za uporabo v meroslovju, medicini, veterini in za druge zdravstvene namene značilen po tem, da se se s pomočjo pretoka oz. kroženja tekočine iz pomožne cevi (1), v kateri se nahajajo grelci (3), hladilna spirala (4) in mešalo (5), v eno ali dve glavni cevi (2), v kateri se skupaj (ena glavna cev) ali v vsaki posebej (več glavnih cevi) nahajajo poljubno horizontalno ali vertikalno postavljeno črno telo (6) oz..različice črnih teles po mednarodnih standardih ter eden ali več stabilizacijskih valjev (7) oz. držalo za termometre (9), pri čemer se tekočina iz glavnih cevi preliva nazaj v pomožno cev, medtem ko se prava temperatura določi z vgrajenim ali zunanjim referenčnim termometrom (8), s čemer se doseže visoka stabilnost, ki se lahko poveča z uporabo enega ali več stabilizacijskih valjev in homogenost temperature kopeli ter s tem sočasno umerjanje brezkontaktnih in kontaktnih termometrov.