DE2450900B2 - Vorrichtung zum messen der koerpertemperatur und der atemfrequenz - Google Patents

Vorrichtung zum messen der koerpertemperatur und der atemfrequenz

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Körpertemperatur und der Atemfrequenz mit einer länglichen Sonde zum Einführen in den Mund des Patienten und mit einem bei in den Mund gehaltener Sonde in der Strömungsbahn der durch die Nase ausgeatmeten Gase auf dieser befindlichen Atemfühler.
Bei einer bereits durch die ältere Patentanmeldung P 13 621.8 vorgeschlagenen Vorrichtung dieser Art ist das in den Mund einführbare Ende der Sonde sich konisch verjüngend und im Querschnitt rund ausgebildet, so daß es unter der Wirkung des auf die Sonde exzentrisch aufgesetzten und mit einer trichterförmigen Scheibe versehenen Atemfühlers dazu neigt, sich in dem Mund des Patienten zu drehen, so daß der Atemfühler aus dein Bereich der aus der Nase austretenden Atemgase gerät. Ohne Zuhilfenahme der Hand läßt sich diese bereits vorgeschlagene Sonde nur schwerlich funktionsgerecht in dem Mund halten. Schließlich weist diese Sonde den weiteren Nachteil auf, daß der Atemfühler von der Sonde absteht, so daß er beim
Ablegen des Gerätes leicht beschädigt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine leicht und sicher zu handhabende Sonde zum Messen der Körpertemperatur und der Atemfrequenz zu schaffen, die sich von dem Patienten einfach und sicher funktionsgerecht im Mund halten läßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß mindestens das zur Einführung in den Mund bestimmte Ende der Sonde flach ausgebildet ist und der Atemfühler in der Ebene der Oberseite des flachen Endes liegt. Durch die flache Ausführung des zur Einführung in den Mund bestimmten Teils der Sonde läßt sich die Vorrichtung von dem Patienten leicht und sicher zwischen den Lippen so halten, daß der Atemfühler in der Ebene der Oberseite des flachen, in den Mund eingeführten Teils der Sonde liegt, so daß dieser von den Atemgasen umspielt wird. Weiterhin sind keine überstehenden Teile vorhanden, die beim Ablegen des Geräts beschädigt werden könnten.
Aus der US-DS 35 72 322 ist eine längliche flexible Karte mit einer gedruckten Schaltung bekannt, die auf den Körper eines Patienten aufgelegt oder angeklebt wird und zur Ermittlung der Herzschlagtätigkeit, der Atemtätigkeit, der Körperoberflächentemperatur sowie weiterer Parameter mit Elektroden und Dehnungsmeßstreifen, die die durch die Atmung hervorgerufenen typischen Bewegungen registrieren, versehen ist. Die flache Form der bekannten Karte, die nicht zur Einführung in den Mund zur Bestimmung der Mundtemperatur bestimmt ist, ist dadurch bedingt, daß diese gut haftend auf die Haut des Petienten aufzubringen ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der in einem Gehäuse gehalterten Sonde zum Messen der Körpertemperatur und der Atemfrequenz,
F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung mit auseinandergezogenen Einzelteilen des Gehäuses,
F i g. 3 eine Draufsicht auf die Sonde,
F i g. 4 eine Unteransicht der Sonde,
Fig.5 eine Draufsicht auf die Widerstandsthermometeranordnung,
F i g. 6 einen Schnitt durch das Gehäuse längs der Linie6 —6in Fig. 1.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besitzt eine Sonde 12, auf der eine Thermosäule 14 montiert ist. Die Thermosäule 14 weist als Fühler dienende Lötstellen 16 auf, die im Bereich des Endteils 20 der Sonde 12 angeordnet sind, sowie diesen zugeordnete Bezugslötstellen 17, die sich im Bereich des Endteils 22 der Sonde 12 befinden. Die Thermosäule 14 besitzt weitere als Fühler dienende Lötstellen 18, die im Abstand von dem Endteil 20 der Sonde 12 angeordnet sind, und ihnen zugeordnete Bezugslötstellen 19 die sich im Bereich des Endteils 22 der Sonde befinden. Jede Lötstelle 16 ist mit der ihr zugeordneten Bezugslötstelle 17 in Reihe geschaltet. Ferner ist jede Lötstelle 18 mit der ihr zugeordneten Bezugslötstelle 19 in Reihe geschaltet. Die durch die Lötstellen 16, 17 gebildeten Thermoelemente sind mit den durch die Lötstellen 18, 19 gebildeten Thermoelementen parallelgeschaltet. Die Lötstellen 16, 17 bilden den temperaturbestimmenden Teil und die Lötstellen 18, 19 den zum Messen der Atemfreauenz verwendeten Teil der Thermosäule 14.
JJ
In dem Gehäuse 26 ist eine Widerstandthermometeranordnung 24 vorgesehen, die zum Messen der Temperatur der Bezugslötstellen 17 und 19 der Thermosäule 14 dient. Die Widerstandsthermometeranordnung 24 kompensiert Schwankungen der Tempera- ι tür eier Bezugslötstellen 17 und 19 und bildet einen Zweig einer entsprechenden, nicht dargeslell.cn Brükkenschaltung.
Das Gehäuse 26 enthält die Widerstandsthermometeranordnung 24 und die Leiterplatte 28. In ihm ist die Sonde 12 in einer vorbestimmten Stellung lösbar gehaltert. Das Gehäuse 26 besitzt einen Unterteil 36, in dem eine Vertiefung 38 ausgebildet ist. In dieser ist eine Leiterplatte 28 montiert, die einen Teil der Brückenschaltung trägt. In dem Oberteil 40 des Gehäuses 26 ist die Widerstandsthermomeieranordnung 24 so angeordnet, daß diese mit den Bezugslötstellen 17 und 19 der Thermosäule 14 in guter mechanischer und wärmeleitender Berührung steht. Das Oberteil 40 des Gehäuses ist mit einem Gelenkstück 42 versehen.
Das Gehäuseoberteil 40 besitzt einander gegenüberliegende Längswände 44 und ist gelenkig mit dem Gehäuseunterteil 36 durch Gelenkzapfen 48 verbunden, die in Lagerbohrungen 46 gelagert sind. Das Gelenkstück 42 des Gehäuses ist mit dem Gehäuseoberteil 40 an dessen vorderem Ende 56 dadurch schwenkbar verbunden, daß der Gelenkzapfen 50 in Lagerbohrungen 52, 54 des Oberteils 40 bzw. des Gelenkstückes 42 gelagert ist. Auf der unteren Fläche des Gelenkstückes 42 ist die Widerstandsthermometeranordnung 24 montiert.
Durch die Feder 58 ist die Sonde 12 in dem Gehäuse 26 in einer vorherbestimmten Stellung festgelegt. Die Feder 58 ist auf der oberen Fläche der Leiterplatte 28 montiert und greift an dem Gehäuseoberteil 40 in der Nähe des hinteren Endes 60 an, so daß die Feder 58 das vordere Ende 56 des Gehäuseoberteils 40 abwärts gegen das vordere Ende des Unterteils 36 drückt.
Wenn man das hintere Ende 60 des Gehäuseoberteils 40 mit der Hand erfaßt und zu dem Unterteil 36 hin verschiebt, kann man die Sonde 12 einsetzen. Nachdem die Sonde 12 in richtiger Stellung eingesetzt worden ist, wird der hintere Teil 60 freigegeben und dadurch die Sonde 12 in ihrer vorherbestimmten Stellung in dem Gehäuse festgelegt. Die auf der unteren Fläche des Gelenkstückes 42 montierte Widerstandsthermometeranordnung 24 ist so angeordnet, daß sie bei in das Gehäuse 26 eingesetzter Sonde 12 mit den Bezugslötstellen 17 und 19 in guter mechanischer und wärmeleitender Berührung steht.
Wie aus F i g. 6 ersichtlich ist, ist in der unteren Fläche 64 des Gelenkstückes 42 ein Hohlraum 62 ausgebildet. Dieser ist durch die Widerstandsthermometeranordnung 24 geschlossen, die durch geeignete elektrische Leiter mit der Brückenschaltung verbunden ist, die sich auf der Leiterplatte 28 befindet. Infolge der Lage der Widerstandsthermometeranordnung 24 über dem Hohlraum 62 kann die Temperatur der auf der Sonde 12 vorgesehenen Bezugslötstellen 17 und 19 schnell übertragen werden.
Auf der Leiterplatte 28 ist ein Anschlag 68 befestigt, der zum genauen Festlegen der Sonde 12 in dem Gehäuse 26 dient. Der Anschlag 68 verhindert beim Einsetzen der Stande 12 in das Gehäuse 26 eine Längsbewegung der Sonde 12 über eine vorbestimmte Stellung hinaus. Am vorderen Ende des Gehäuseunterteils 36 ist ein Vorsprung 70 ausgebildet, der nach dem Einsetzen der Sonde 12 in das Gehäuse 26 die untere Fläche 80 der Sonde 12 berührt.
Kontakte 72 erstrecken sich von der unteren Fläche der Sonde 12 vertikal abwärts- und stellen eine elektrische Verbindung zwischen der Thermosäule 14 und der Brückenschaltung dar, die teilweise auf der Leiterplatte 28 angeordnet ist. Das Gehäuseunterteil 36, das Gehäuseoberteil 40 und das Gelenkstück 42 bestehen aus einem elektrisch nichtleitenden Material, beispeilsweise aus Kunststoff.
Die Sonde 12 besteht aus einem in Richtung des Pfeils 74 langgestreckten Tragglied und ist an ihrem einen Ende 20 mit einem verdickten Kopf versehen, der so bemessen und geformt ist, daß er zum Messen der Mundtemperatur eines Patienten verwendet werden kann. Der andere Endteil 22 der Sonde 12 kann in das Gehäuse 26 eingesetzt werden. Die Sonde 12 besitzt zwei Seitenwände 76, zwischen denen eine obere Fläche 78 vorgesehen ist, auf der die Thermosäule 14 montiert ist. Die sich vertikal erstreckenden Seitenwände 76 sind an dem einen Endteil 20 unterbrochen, damit der die Thermosäule 14 bildende Draht von der oberen Fläche 78 zu der unteren Fläche 80 auf die Sonde 12 gewickelt werden kann. Die Sonde 12 kann aus einem einzigen Stück Kunststoff oder einem ähnlichen Werkstoff bestehen, der im wesentlichen elektrisch nichtleitend ist. Die Sonde 12 hat gewöhnlich eine Länge von mindestens 75,2 mm, vorzugsweise eine Länge von etwa 114 mm. Eine Stärke der Sonde in der Größenordnung von 1,65 — 1,91 mm hat sich als zweckmäßig erwiesen.
Die Thermosäule 14 besteht aus einem Drahtstück von vorherbestimmter Länge, das gemäß den F i g. 1 bis 4 in der Längsrichtung 74 um die Sonde 12 herumgewickelt worden ist. Der Draht 82 erstreckt sich über die obere Fläche 78 und die untere Fläche 80 der Sonde 12. Die beiden Enden der ununterbrochenen Drahtwicklung enden an den beiden äußeren Kontakten 72, die auf der unteren Fläche 80 im Bereich des Endteils 22 montiert sind. Der mittlere der drei Kontakte 72 dient zum Parallelschalten der Lötstellen 16,17 mit den Lötstellen 18,19. Einander benachbarte Windungen des Drahtes 82 sind im Abstand voneinander angeordnet und durch Luftspalte elektrisch voneinander isoliert.
Zur Bildung der Lötstellen 16 und der Bezugslötstellen 17 sind vorzugsweise drei bis zehn Windungen des Drahtes 82 vorhanden.
Man kann gegeben^ .Is auch mehr als zehn Drahtwindungen vorsehen, doch wird dadurch die Genauigkeit der Temperaturanzeige üblicherweise nicht erhöht. Beispielsweise wurden in Versuchen mit einer Thermosäule 14, deren Temperaturmeßteil von bis zu zwanzig vollständigen Windungen des Drahtes 82 gebildet wurde, gute Temperaturanzeigen erhalten. Die Verwendung von nur zwei Drahtwindungen ist nicht erwünscht, weil es dann schwieirg ist, eine genaue Temperaturanzeige zu erhalten. Das heißt, eine gute Anzeige der Durchschnittstemperatur kann nur schwer erhalten werden, wenn der zum Messen der Temperatur dienende Teil der Thermosäule 14 aus nur zwei Drahtwindungen besteht Es hat sich gezeigt, daß mit nur einer Drahtwindung auf keinen Fall eine genaue Temperaturanzeige erhalten werden kann.
Insbesondere ist die Ausgangsspannung einer einzigen Drahtwindung zu niedrig, und man kann in diesem Fall keine Durchschnittstemperatur messen, weil nur eine Einpunktberührung mit dem Körper des Patienten erzielt wird. Beispielsweise kann beim Messen der Mundtemperatur der Mund des Patienten trocken sein, so daß die angezeigte Temperatur um einen halben oder
ein Grad höher ist als die tatsächliche Mundtemperatur. Bei Verwendung nur einer Drahtwindung können auch örtliche Verunreinigungen an der Thermosäule zu falschen Temperaturanzeigen führen.
Ferner ist es zweckmäßig, zur Bildung der Lötstellen 18 und der ihnen zugeordneten Bezugslötstellen 19 mehr als eine Drahtwindung zu verwenden. Doch läßt sich auch mit einer einzigen Drahtwindung die Atemfrequenz genau messen.
Aus den Fig. 1, 2 und 3 ist ersichtlich, daß in dem einen Ende 20 der Sonde 12 eine Vertiefung 84 gebildet ist. Der Draht 82 erstreckt sich über die Vertiefung 84, über der die Lötstellen 16 angeordnet sind. Die Vertiefung 84 bildet einen Luftspalt zwischen der Oberfläche der Sonde 12 und dem Draht 82, so daß zwischen dem Draht 82 und der Sonde 12 eine wärmeisolierende Sperre vorhanden ist und die Temperatur schnell erfaßt werden kann. Infolge der Vertiefung 84 können die Lötstellen 16 auch in innigere Berührung mit dem Körper, insbesondere der Zunge, des Patienten gebracht werden. Der Speichel kann die Lötstellen umstreichen, so daß eine schnellere und genauere Temperaturanzeige erhalten wird. Die Vertiefung 84 kann auch anders bemessen und ausgebildet sein und die Lötstellen 16 können auch auf andere, nicht dargestellte Weise gegenüber der Sonde 12 wäremisoliert sein.
Im Abstand von dem einen Ende 20 der Sonde 12 ist eine Ausnehmung oder ein Loch 85 ausgebildet. Der Draht 82 erstreckt sich über der Ausnehmung 85, über der die Lötstellen 18 angeordnet sind. Die Ausnehmung 85 bildet einen Luftspalt zwischen der Oberfläche der Sonde 12 und dem Draht 82, so daß zwischen dem Draht 82 und der Sonde 12 eine wärmeisolierende Sperre vorhanden ist und der Atem mit geringer Verzögerungszeit erfaßt werden kann. Durch die Ausnehmungen 85 kann ferner die Atemluft mit den Lötstellen 14 in innigere Berührung gelangen. Beim Einführen der Sonde 12 in den Mund des Patienten gelangen die Ausnehmung 85 und die Lötstellen 18 in eine Stellung im Strömungsweg dar durch die Nase geatmeten Luft des Patienten. Die Ausnehmung 85 kann auch anders bemessen und ausgebildet sein. Die Lötstellen 18 können auf andere, nicht dargestellte Weise wärmeisoliert sein. Beispielsweise könnte die Ausnehmung 85 durch eine der Vertiefung 82 entsprechende Vertiefung gebildet sein.
Der Draht 82 der Thermosäule 14 besteht zweckmäßigerweise aus einem ersten Metall, das mit einem zweiten, ungleichartigen Metall überzogen ist. Mann kann entweder nach dem Herumwickeln des Drahtes aus dem ersten Metall um die Sonde 12 das erste Metall bereichsweise mit dem ungleichartigen zweiten Metall überziehen, oder man kann den Draht aus dem ersten Metall vor dem Wickeln mit dem zweiten Metall überziehen und nach dem Wickeln den Überzug teilweise entfernen. In den Zeichnungen sind die aus dem ersten und dem ungleichartigen zweiten Metall bestehenden Teile des Drahtes 82 dicker und die nur aus dem ersten Metall bestehenden Teile des Drahtes dünner gezeichnet.
Das Thermoelement 14 wird von einem Draht 82 gebildet, der im wesentlichen aus zwei ungleichartigen Metallen besteht. Von diesen beiden ungleichartigen Metallen hat das erste oder Grundmctall im allgemeinen die niedrigere elektrische Leitfähigkeit. Das erste Metall kann aus Konstantan, Nickel, Wolfram, Alumel, nichtrostendem Stahl, Platin, Palladium oder einem ähnlichen Metall bestehen. Das zweite Metall hat im allgemeinen eine höhere elektrische Leitfähigkeit als das erste Metall und erstreckt sich auf der oberen Fläche 78 der Sonde 12 jeweils zwischen einem ersten und einem zweiten Überzugsendpunkt. Jeder dieser Überzugsendpunkte schließt an eine der Lötstellen 16,
18 bzw. 17,19 an. Das zweite Metall kann Kupfer oder ίο ein anderes Metall, wie Silber und Gold, sein, das eine höhere elektrische Leitfähigkeit besitzt. Es hat sich gezeigt, daß man auf einem Draht von etwa 25 — 127 μπι Durchmesser aus Konstantan oder einem anderen Grundmetall einen aus Kupfer oder einem anderen zweiten Metall bestehenden Überzug mit einer Dicke von etwa 25-127 μπι mit gutem Erfolg verwenden kann. Aus dem ersten oder Grundmetall bestehende Drähte mit einem Durchmesser über 127 μηι sind schwierig zu wickeln. Drähte mit einem Durchmesser von weniger als 25 μιτι sind in der Herstellung teurer und u. U. nicht homogen.
Die Temperatur der Bezugslötstellen 17 und 19 ist zwar von den atmosphärischen Bedingungen abhängig, doch werden Veränderungen der Temperatur der Bezugslötstellen 17 und 19 durch die Widerstandsthermometeranordnung 24 kompensiert, die einen Zweig der nicht dargestellten Brückenschaltung bildet.
Zum Gebrauch des Instruments wird das Ende 22 der Sonde 12 lösbar in das Gehäuse 26 eingesetzt. Die die Widerstandsthermometeranordnung 24 bildende bifilare Spira'e 86 aus Kupfer und die Bezugslötstellen 17 und
19 erreichen in etwa ein bis zwei Sekunden ein Temperaturgleichgewicht. Führt der Patient die Sonde 12 in seinen Mund ein, liegt die Unterseite der Zunge satt an den Lötstellen 16 an. Folgedessen können Speichel und Schleim die Lötstellen 16 umgeben und sich in der Vertiefung 84 sammeln. Infolge dieser guter mechanischen Berührung können die Lötstellen 16 die Körpertemperatur schnell, etwa innerhalb von Millisekünden, annehmen. Eine schnelle Temperaturübertragung ist für eine genaue Anzeige wesentlich, weil di< Mundtemperatur des Patienten durch die kältere Sonde 12 etwas herabgesetzt wird. Diese Temperaturverände rung findet jedoch während der Erwärmungszeit dei Thermosäule 14 nicht statt. Der der Temperatur dei Lötstellen 16 proportionale Ausgang der Brückenschal tung und der Lötstellen 16 und 17 wird zui Temperaturmessung von einem üblichen Temperatur signalverstärker verstärkt.
Nach dem Einführen des Endteils 20 der Sonde 12 it den Mund des Patienten befinden sich die Lötstellen 11 im Strömungsweg der Nasenatemluft des Patienter Der der Temperatur der Lötstelle 18 proportionall Ausgang der Brückenschaltung und der Lötstellen 18,1!
wird durch einen üblichen Atemsignalverstärker ver stärkt, dessen Ausgang über eine Triggerschaltuni gewöhnlich einen Schmitt-Trigger, geführt wird.
Der Ausgang der Triggcrschaltung wird über ein Frequenzmeßschaltung geführt. Diese kann aus einen
<*> Integrator bestehen, dem ein Zeitgeberkreis zugeordne ist, der den Integrator auf Null zurückstellt, oder au einem verlustbchaftctcn Kondensator, dessen Glcichgc wichtsspannung der Atemfrequenz proportional ist. Di Atemfrequenz wird von einer Atemfrcquenz-Anzcige
'1S einrichtung angezeigt,
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Messen der Körpertemperatur und der· Atemfrequenz mit einer länglichen s Sonde zum Einführen in den Mund des Patienten und mit einem bei in den Mund gehaltener Sonde in der Strömungsbahn der durch die Nase ausgeatmeten Gase auf dieser befindlichen Atemfühler, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das zur Einführung in den Mund bestimmte Ende (20) der Sonde (12) flach ausgebildet ist und der Atemfühler in der Ebene der Oberseite des flachen Endes (20) liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Alemfühler aus einer auf den Wechsel der Temperatur ansprechenden Einrichtungbesteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Temperaturunterschiede der Atemgase ein Thermoelement mit den Lötstellen (18,19) vorgesehen isf.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Körpertemperatur ein Thermoelement vorgesehen ist, dessen Lötstelle (16) sich an dem zur Einführung in den Mund bestimmten Ende (20) der Sonde (12) befindet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugslötstelle (17) des Thermoelements an dem vom Mund abgewendeten Ende (22) der Sonde (12) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (12) mit ihrem die Bezugsstellen (17) aufweisenden Ende in einem Gehäuse (26) gehaltert ist, in dem diese Lötstellen (17) mit einer in diesem befindlichen Widerstandsthermometeranordnung (24) in mechanischer und wärmeleitender Berührung stehen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Körpertemperatur auf dem zur Einführung in den Mund bestimmten Ende (20) der Sonde (12) mindestens drei Lötstellen von Thermoelementen angeordnet sind, die durch Luftspalte voneinander getrennt sind.
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