Медицинский термометр или клинический термометр — это устройство, используемое для измерения температуры тела человека или другого животного. Кончик термометра вводят в рот под язык ( оральная или подъязычная температура ), под подмышку ( подмышечная температура ), в прямую кишку через задний проход ( ректальная температура ), в ухо ( тимпанальная температура ) или на лбу ( височная температура ).
Медицинский термометр возник как прибор, который правильнее было бы назвать водным термоскопом , сконструированный Галилео Галилеем примерно в 1592–1593 годах. У него не было точной шкалы для измерения температуры, и на него могли влиять изменения атмосферного давления. [1] [2]
Итальянский врач Санторио Санторио — первый известный человек, который применил измеримую шкалу к термоскопу и написал о ней в 1625 году, хотя, возможно, он изобрел ее еще в 1612 году. Его модели были громоздкими, непрактичными и требовали немало времени, чтобы их снять. точное устное измерение температуры пациента. [1] [2]
Два человека перешли с воды на спирт в термометре.
Фаренгейт также создал температурную шкалу, названную в его честь , записав систему в 1724 году. Шкала до сих пор в основном используется только для повседневных применений в Соединенных Штатах , их территориях и ассоциированных штатах (все они обслуживаются Национальной метеорологической службой США ), поскольку а также Багамские острова , Белиз и Каймановы острова . [1] [2] [3] [4]
Выдающийся голландский математик, астроном и физик Христиан Гюйгенс в 1665 году создал клинический термометр, к которому он добавил раннюю форму шкалы Цельсия , установив шкалу точек замерзания и кипения воды. [1] К 1742 году шведский астроном Андерс Цельсий создал температурную шкалу Цельсия , которая была обратной современной шкале, в которой 0 был температурой кипения воды, а 100 — замерзания. Позже в 1744 году это было отменено шведским ботаником Каролом Линнеем (1707–1778). [2] [5]
Работая независимо от Цельсия, лионский физик Жан-Пьер Кристин , постоянный секретарь Лионской академии наук, беллетристики и искусств , разработал аналогичную шкалу, в которой 0 обозначало точку замерзания воды, а 100 — точку кипения. [6] [7] 19 мая 1743 года он опубликовал проект ртутного термометра , «Лионского термометра», построенного мастером Пьером Казати, который использовал эту шкалу. [8] [9] [10]
Медицинский термометр использовался голландским химиком и врачом Германом Бургаве (1668–1738), а также его известными учениками Герардом ван Свитеном (1700–72) и Антоном де Хаеном (1704–76). Примерно в то же время его использовал шотландский врач Джордж Мартин (1700–1741). Де Хаен добился особых успехов в медицине с помощью термометра. Наблюдая за корреляцией изменения температуры у пациента и физических симптомов болезни, он пришел к выводу, что запись температуры может сообщить врачу о состоянии здоровья пациента. Однако его предложения не были встречены с энтузиазмом коллегами, и медицинский термометр оставался малоиспользуемым инструментом в медицине. [1]
Термометры оставались громоздкими при транспортировке и использовании. К середине XIX века медицинский термометр все еще имел длину фут (30,28 см), и для получения точных показаний температуры требовалось целых двадцать минут. Между 1866 и 1867 годами сэр Томас Клиффорд Олбатт (1836–1925) разработал медицинский термометр, который был гораздо более портативным: его длина составляла всего шесть дюймов, а для регистрации температуры пациента требовалось всего пять минут. [1] [2]
В 1868 году немецкий врач, психиатр-первопроходец и профессор медицины Карл Рейнхольд Август Вундерлих опубликовал свои исследования, которые включали более миллиона показаний температуры двадцати пяти тысяч пациентов, измеренных в подмышках . Благодаря своим выводам он пришел к выводу, что температура здорового человека находится в диапазоне от 36,3 до 37,5 °C (от 97,34 до 99,5 °F). [1]
Доктор Теодор Х. Бенцингер (13 апреля 1905 г. - 26 октября 1999 г.) изобрел ушной термометр в 1964 году. Он родился в Штутгарте , Германия, иммигрировал в США в 1947 году и стал натурализованным гражданином в 1955 году. С 1947 по 1970 год он работал в Отдел биоэнергетики Военно-морского медицинского исследовательского центра в Бетесде, штат Мэриленд . [11] [12]
Температуру можно измерять в различных участках тела, которые поддерживают достаточно стабильную температуру (в основном в полости рта, подмышках, прямой кишке, барабанной полости или височной области). Нормальная температура немного варьируется в зависимости от местоположения; пероральное значение 37 °C не соответствует ректальному, височному и т. д. показанию того же значения. Если указана температура, следует также указать местоположение. Если температура указана без уточнений (например, типичная температура тела), ее обычно считают сублингвальной. Различия между внутренней температурой и измерениями в разных местах, известные как клиническая погрешность , обсуждаются в статье о нормальной температуре тела человека . Измерения подвержены как клинической погрешности, зависящей от места проведения, так и вариабельности между сериями измерений ( стандартные отклонения различий). Например, одно исследование показало, что клиническая погрешность ректальной температуры была больше, чем ушной температуры, измеренной с помощью ряда тестируемых термометров, но вариабельность была меньше. [13]
Пероральную температуру можно измерять только у пациента, способного надежно держать термометр под языком, что обычно исключает маленьких детей или людей, находящихся без сознания или охваченных кашлем, слабостью или рвотой. (Это меньшая проблема для быстродействующих цифровых термометров, но определенно является проблемой для ртутных термометров, которым требуется несколько минут для стабилизации показаний.) Если пациент заранее выпил горячую или холодную жидкость, необходимо дать время для температура рта вернулась к нормальному значению. [14]
Типичный диапазон подъязычного термометра для использования у людей составляет примерно от 35 °C до 42 °C или от 90 °F до 110 °F.
Температуру в подмышечной впадине измеряют , плотно держа термометр под подмышкой. Чтобы получить точные измерения, термометр нужно подержать несколько минут. Подмышечная температура плюс 1 °С является хорошим показателем ректальной температуры у пациентов старше 1 месяца. [15] Известно, что точность измерения от подмышечной впадины уступает ректальной температуре. [16]
Измерение температуры ректальным термометром, особенно если оно выполняется лицом, не являющимся пациентом, должно проводиться с использованием личной смазки на водной основе . Хотя ректальная температура является наиболее точной, этот метод может считаться неприятным или смущающим в некоторых странах или культурах, особенно если он используется у пациентов старше младшего возраста [ нужна ссылка ] ; в 1966 году журнал Time Magazine отметил, что «то, что для многих остается унизительной процедурой... введение ректального термометра. [17] Кроме того, если не соблюдать правильный метод, ректальное измерение температуры может быть неудобным, а в некоторых случаях болезненным для пациента. Ректальное измерение температуры считается методом выбора у детей раннего возраста [18] .
Ушной термометр был изобретен доктором Теодором Х. Бензингером в 1964 году. В то время он искал способ получить показания, максимально приближенные к температуре мозга, поскольку гипоталамус в основании мозга регулирует внутреннюю температуру тела. Он добился этого, используя кровеносные сосуды барабанной перепонки ушного канала , которые являются общими с гипоталамусом. До изобретения ушного термометра простые измерения температуры можно было получить только изо рта, прямой кишки или подмышки . Раньше, если врачи хотели измерить точную температуру мозга, к гипоталамусу пациента нужно было прикрепить электроды. [12]
Этот барабанный термометр имеет выступ (защищенный одноразовым гигиеническим чехлом), в котором находится инфракрасный датчик; аккуратно помещают выступ в слуховой проход и нажимают кнопку; Температура считывается и отображается в течение примерно секунды. Эти термометры используются как в быту, так и в медицинских учреждениях.
Существуют факторы, которые делают показания этого термометра в некоторой степени ненадежными, например, неправильное размещение его в наружном слуховом проходе оператором и закупорка канала серой. Такие факторы, вызывающие ошибки, обычно приводят к тому, что показания оказываются ниже истинного значения, поэтому лихорадку невозможно обнаружить. [19]
Термометры для височной артерии , использующие инфракрасный принцип измерения температуры, становятся все более распространенными в клинической практике из-за простоты использования и минимальной инвазивности. Из-за различий в методах и экологических соображений измерения с помощью термометров височной артерии могут иметь проблемы с точностью и, в меньшей степени, точностью . Было обнаружено, что височные термометры имеют низкую чувствительность (около 60–70%), но очень высокую специфичность (97–100%) для выявления лихорадки и гипотермии. По этой причине предполагается, что их не следует использовать в отделениях неотложной помощи, таких как отделения интенсивной терапии , или у пациентов с высоким подозрением на температурный дисбаланс. Фактические данные подтверждают более высокую точность и точность среди педиатрических пациентов. [20]
Термометр прикладывают к брови пациента. Обычно это полоса, на которую нанесена различная термочувствительная маркировка с использованием пластикового полоскового термометра или аналогичной технологии; при данной температуре маркировка (цифры, обозначающие температуру) в одной области имеют температуру, достаточную для того, чтобы стать видимыми. Этот тип может указывать на лихорадку, но не считается точным. [21]
Традиционный термометр представляет собой стеклянную трубку с колбой на одном конце, содержащую жидкость, которая равномерно расширяется в зависимости от температуры. Сама трубка узкая (капиллярная) и вдоль нее имеет калибровочную маркировку. Жидкость часто представляет собой ртуть , но в спиртовых термометрах используется окрашенный спирт. В медицине часто используют максимальный термометр , который указывает максимальную достигнутую температуру даже после его удаления из тела.
Чтобы использовать термометр, лампочку помещают в то место, где нужно измерить температуру, и оставляют на время, достаточное для достижения теплового равновесия — обычно пять минут во рту и десять минут под подмышкой. [22] Максимальные показания достигаются за счет сужения шейки рядом с луковицей. По мере повышения температуры колбы жидкость расширяется вверх по трубке через сужение. При понижении температуры столб жидкости разрывается в месте сужения и не может вернуться в колбу, оставаясь неподвижным в трубке. После считывания значения термометр необходимо сбросить, несколько раз резко покачивая его, чтобы вытряхнуть жидкость обратно через сужение.
Ртутные стеклянные термометры считаются наиболее точными жидкостными термометрами. Однако ртуть является токсичным тяжелым металлом, и ртуть использовалась в клинических термометрах только в том случае, если трубка была защищена от поломки.
Трубка должна быть очень узкой, чтобы свести к минимуму количество ртути в ней — температура трубки не контролируется, поэтому она должна содержать гораздо меньше ртути, чем колба, чтобы минимизировать влияние температуры трубки — и это делает читать довольно сложно, так как узкий столбик ртути не очень виден. Видимость менее проблематична для цветной жидкости.
Многие штаты приняли решение запретить использование и продажу ртутных термометров из-за риска обращения с ними и их разлива, а также возможности вызвать ртутное отравление ; Энергичное покачивание, необходимое для «перезагрузки» ртутного максимального термометра, позволяет легко случайно разбить его и выпустить ядовитые пары ртути. [23] Ртутные термометры в значительной степени были заменены электронными цифровыми термометрами или, реже, термометрами на основе жидкостей, отличных от ртути (таких как галинстан , цветные спирты и термочувствительные жидкие кристаллы).
Одна компания [24] продает термометр такого типа, который она называет «первым аналоговым термометром без ртути», поскольку вместо него используется жидкий металл галлий . Галлий считается нетоксичным, и его утилизация не вызывает экологических проблем. Как и ртуть, галлий представляет собой жидкость при температуре тела (температура плавления 29,7 °C), но, по словам производителя, на самом деле используется сплав галлия, индия и олова , что приводит к более низкой температуре плавления.
В термометрах с фазовым переходом используются образцы инертных химикатов, которые плавятся при постепенно повышающихся температурах от 35,5 °C до 40,5 °C с шагом 0,1 °C. Они закреплены в виде маленьких точек в матрице на тонкой пластиковой лопаточке с защитной прозрачной крышкой. Его помещают под язык пациента. Через некоторое время шпатель убирают и можно увидеть, какие точки расплавились, а какие нет: за температуру принимают температуру плавления последней расплавившейся точки. Это дешевые одноразовые устройства, которые не требуют стерилизации для повторного использования. [25] [26]
Жидкокристаллический термометр содержит термочувствительные ( термохромные ) жидкие кристаллы в пластиковой полоске, которые меняют цвет в зависимости от температуры.
С тех пор, как стали доступны компактные и недорогие методы измерения и отображения температуры, стали использоваться электронные термометры (часто называемые цифровыми , поскольку они отображают числовые значения). Многие показания отображаются с разрешением всего 0,1 °C (0,2 °F), но это не следует воспринимать как гарантию точности: указанная точность должна проверяться в документации и поддерживаться путем периодической повторной калибровки. Типичный недорогой электронный ушной термометр для домашнего использования имеет разрешение дисплея 0,1 °C, но заявленную точность в пределах ±0,2 °C (±0,35 °F), когда он новый. [27] Первый электронный клинический термометр, изобретенный в 1954 году, использовал гибкий зонд, содержащий термистор из карболоя. [28]
Типы цифровых термометров
Температурные датчики сопротивления (РТД)
РДТ представляют собой проволочные обмотки или другие тонкопленочные змеевики, сопротивление которых изменяется при изменении температуры. Они измеряют температуру, используя положительный температурный коэффициент электрического сопротивления металлов. Чем горячее они становятся, тем выше значение их электрического сопротивления. Платина является наиболее часто используемым материалом, поскольку она почти линейна в широком диапазоне температур, очень точна и имеет малое время отклика. РДТ также могут быть изготовлены из меди или никеля. Преимущества RTD включают их стабильную производительность в течение длительного периода времени. Их также легко калибровать и они обеспечивают очень точные показания. К недостаткам относятся меньший общий температурный диапазон, более высокая первоначальная стоимость и менее прочная конструкция.
Термопары
Термопары точны, высокочувствительны к небольшим изменениям температуры и быстро реагируют на изменения окружающей среды. Они состоят из пары разнородных металлических проволок, соединенных на одном конце. Металлическая пара генерирует чистое термоэлектрическое напряжение между их отверстиями и в зависимости от величины разницы температур между концами. •Преимущества термопар заключаются в их высокой точности и надежности работы в чрезвычайно широком диапазоне температур. Они также хорошо подходят для проведения автоматизированных измерений, при этом недорогие и долговечные. • К недостаткам относятся ошибки, вызванные их использованием в течение длительного периода времени, а также необходимость измерения двух температур. Материалы термопар подвержены коррозии, что может повлиять на термоэлектрическое напряжение.
Термистор
Термисторные элементы являются наиболее чувствительными датчиками температуры. Термистор — это полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого пропорционально температуре. Есть два типа продуктов. • Устройства с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) используются для измерения температуры и являются наиболее распространенным типом термисторов. Температура NTC изменяется обратно пропорционально их сопротивлению, поэтому при повышении температуры сопротивление уменьшается, и наоборот. NTC состоят из оксидов таких материалов, как никель, медь и железо. • Устройства с положительным температурным коэффициентом (PTC) используются для контроля электрического тока. Они действуют противоположным образом, чем NTC, поскольку сопротивление увеличивается с увеличением температуры. ПТК изготавливаются из термочувствительного кремния или поликристаллических керамических материалов. • Использование термометра с NTC-термистором имеет ряд преимуществ и недостатков. • К преимуществам относятся небольшой размер и высокая степень стабильности. NTC также долговечны и очень точны. • К недостаткам относятся нелинейность и непригодность для использования при экстремальных температурах.
Некоторые электронные термометры могут работать контактным способом (электронный датчик помещается в место измерения температуры и оставляется на время, достаточное для достижения равновесия). Обычно они достигают равновесия быстрее, чем ртутные термометры; термометр может подать звуковой сигнал при достижении равновесия, или время может быть указано в документации производителя.
Другие электронные термометры работают путем дистанционного зондирования: инфракрасный датчик реагирует на спектр излучения , испускаемого из данного места. Хотя они не находятся в прямом контакте с измеряемой областью, они все же могут касаться части тела (в ушной канал вставляется термометр, который измеряет температуру барабанной перепонки, не касаясь ее). Для исключения риска перекрестного заражения пациентов в клиниках и больницах используются одноразовые чехлы на датчики и одноразовые клинические термометры всех типов.
Согласно исследованию 2001 года, электронные термометры, представленные на рынке, значительно недооценивают более высокие температуры и переоценивают более низкие температуры. Исследователи приходят к выводу, что «нынешнее поколение электронных цифровых клинических термометров в целом может быть недостаточно точным и надежным, чтобы заменить традиционные стеклянные/ртутные термометры» [29] [30]
Базальный термометр — это термометр , используемый для измерения базальной (базовой) температуры тела , температуры при пробуждении. Факторы окружающей среды, такие как физические упражнения и прием пищи, на базальную температуру тела гораздо меньше влияют, чем на дневную температуру. Это позволяет обнаруживать небольшие изменения температуры тела.
Стеклянные оральные термометры обычно имеют маркировку через каждые 0,1 °C или 0,2 °F. Базальная температура достаточно стабильна, поэтому требуется точность не менее 0,05 ° C или 0,1 ° F, поэтому специальные стеклянные базальные термометры отличаются от стеклянных оральных термометров. Цифровые термометры с достаточным разрешением (достаточно 0,05 °C или 0,1 °F) могут подойти для мониторинга базальной температуры тела; технические характеристики следует проверять, чтобы гарантировать абсолютную точность, а термометры (как и большинство цифровых приборов) следует калибровать через определенные промежутки времени. Если требуется только изменение базальной температуры, абсолютная точность не так важна, пока показания не имеют большой изменчивости (например, если реальная температура колеблется от 37,00 °C до 37,28 °C, термометр, который неточно, но стабильно показывает изменение с 37,17 °C на 37,45 °C будет указывать на величину изменения). Некоторые цифровые термометры продаются как «базальные термометры» и имеют дополнительные функции, такие как увеличенный дисплей, расширенные функции памяти или звуковой сигнал, подтверждающий правильность установки термометра.
Умный термометр способен передавать свои показания, чтобы их можно было собирать, хранить и анализировать. Носимые термометры могут обеспечить непрерывное измерение, но измерить внутреннюю температуру тела таким способом сложно.
1743 г. Жан-Пьер Кристин инвертирует фиксированные точки шкалы Цельсия, чтобы получить шкалу, используемую сегодня.
Олбатт, Т.К. , «Медицинская термометрия», Британский и зарубежный медико-хирургический обзор , том 45, № 90, (апрель 1870 г.), стр. 429-441; Том 46, № 91 (июль 1870 г.), стр. 144–156.
