Медицинский термометр или клинический термометр — это устройство, используемое для измерения температуры тела человека или другого животного. Кончик термометра вводится в рот под язык ( оральная или сублингвальная температура ), подмышку ( аксиллярная температура ), в прямую кишку через анус ( ректальная температура ), в ухо ( тимпаническая температура ) или на лоб ( височная температура ).
Медицинский термометр начинался как инструмент, который правильнее было бы назвать водяным термоскопом , сконструированный Галилео Галилеем около 1592–1593 годов. Он не имел точной шкалы для измерения температуры и мог зависеть от изменений атмосферного давления. [1] [2]
Итальянский врач Санторио Санторио был первым известным человеком, который применил измерительную шкалу к термоскопу и написал об этом в 1625 году, хотя, возможно, он изобрел ее еще в 1612 году. Его модели были громоздкими, непрактичными и требовали довольно много времени для точного устного измерения температуры пациента. [1] [2]
Двое человек перешли с воды на спирт в термометре.
Фаренгейт также создал температурную шкалу, названную в его честь , зарегистрировав систему в 1724 году. Шкала до сих пор в основном используется только для повседневных целей в Соединенных Штатах , их территориях и связанных с ними штатах (все обслуживаются Национальной метеорологической службой США ), а также на Багамских островах , в Белизе и на Каймановых островах . [1] [2] [3] [4]
Известный голландский математик, астроном и физик Христиан Гюйгенс создал клинический термометр в 1665 году, к которому он добавил раннюю форму шкалы Цельсия , установив шкалу на точки 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 точкой кипения воды, а 100 — точкой замерзания. Позднее она была перевернута шведским ботаником Карлом Линнеем (1707–1778) в 1744 году. [2] [5]
Работая независимо от Цельсия, лионский физик Жан-Пьер Кристин , постоянный секретарь Академии наук, изящной литературы и искусств Лиона (Франция) , разработал похожую шкалу, в которой 0 представлял точку замерзания воды, а 100 — точку кипения. [6] [7] 19 мая 1743 года он опубликовал проект ртутного термометра , «Термометра Лиона», созданного мастером Пьером Казати, который использовал эту шкалу. [8] [9] [10]
Медицинский термометр использовался голландским химиком и врачом Германом Бурхаве (1668–1738), а также его выдающимися учениками Герардом ван Свитеном (1700–72) и Антоном де Хаеном (1704–76). Примерно в то же время его также использовал шотландский врач Джордж Мартин (1700–1741). Де Хаен добился особых успехов в медицине с помощью термометра. Наблюдая за корреляцией изменения температуры пациента и физических симптомов болезни, он пришел к выводу, что запись температуры может информировать врача о здоровье пациента. Однако его предложения не были встречены его коллегами с энтузиазмом, и медицинский термометр остался редко используемым инструментом в медицине. [1]
Термометры оставались громоздкими для транспортировки и использования. К середине 19 века медицинский термометр все еще был длиной в фут (30,28 см) и требовал до двадцати минут, чтобы снять точные показания температуры. Между 1866 и 1867 годами сэр Томас Клиффорд Олбатт (1836–1925) спроектировал медицинский термометр, который был гораздо более портативным, имея длину всего шесть дюймов и потребляя всего пять минут, чтобы записать температуру пациента. [1] [2]
В 1868 году немецкий врач, пионер психиатрии и профессор медицины Карл Рейнхольд Август Вундерлих опубликовал свои исследования, которые состояли из более чем миллиона показаний температуры двадцати пяти тысяч пациентов, измеренной в подмышечной впадине . Благодаря своим открытиям он смог сделать вывод, 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. 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 отделе биоэнергетики в Военно-морском медицинском исследовательском центре в Бетесде, штат Мэриленд. [11] [12]
Температуру можно измерять в различных местах на теле, которые поддерживают довольно стабильную температуру (в основном орально, подмышечно, ректально, тимпанально или височно). Нормальная температура немного варьируется в зависимости от местоположения; оральное показание 37 °C не соответствует ректальным, височным и т. д. показаниям того же значения. Когда указывается температура, местоположение также должно быть указано. Если температура указывается без оговорок (например, типичная температура тела), обычно предполагается, что она подъязычная. Различия между внутренней температурой и измерениями в разных местах, известные как клиническое смещение , обсуждаются в статье о нормальной температуре тела человека . Измерения подвержены как клиническому смещению, зависящему от места, так и изменчивости между сериями измерений ( стандартные отклонения различий). Например, одно исследование показало, что клиническое смещение ректальных температур было больше, чем для ушной температуры, измеренной выбором тестируемых термометров, но изменчивость была меньше. [13]
Температура во рту может измеряться только у пациента, способного надежно держать термометр под языком, что обычно исключает маленьких детей или людей, находящихся без сознания или страдающих кашлем, слабостью или рвотой. (Это не такая уж большая проблема для быстро реагирующих цифровых термометров, но, безусловно, проблема для ртутных термометров, которым требуется несколько минут, чтобы стабилизировать свои показания.) Если пациент перед этим выпил горячую или холодную жидкость, необходимо дать время, чтобы температура во рту вернулась к нормальному значению. [14]
Типичный диапазон измерения температуры тела человека подъязычным термометром составляет от 35 °C до 42 °C или от 90 °F до 110 °F.
Температура подмышечной впадины ( аксиллы ) измеряется путем удерживания термометра в плотном положении под мышкой. Для получения точного измерения необходимо удерживать термометр в течение нескольких минут. Температура подмышечной впадины плюс 1 °C является хорошим ориентиром для ректальной температуры у пациентов старше 1 месяца. [15] Известно, что точность измерения подмышечной впадины ниже, чем ректальной температуры. [16]
Измерение температуры ректальным термометром, особенно если его выполняет не пациент, а другой человек, должно быть облегчено с помощью 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 для пациентов старше маленьких детей [ необходима ссылка ] ; в 1966 году журнал Time Magazine отметил, что «для многих остается унизительной процедурой ... введение ректального термометра». [17] Кроме того, если его проводить неправильно, ректальное измерение температуры может быть неудобным, а в некоторых случаях и болезненным для пациента. Ректальное измерение температуры считается методом выбора для младенцев . [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 у основания мозга регулирует температуру тела. Он добился этого, используя кровеносные сосуды барабанной перепонки ушного канала , которые являются общими с гипоталамусом. До изобретения ушного термометра простые показания температуры можно было снять только изо рта, прямой кишки или подмышки . Раньше, если врачи хотели записать точную температуру мозга, электроды нужно было прикрепить к гипоталамусу пациента. [12]
Этот тимпанальный термометр имеет выступ (защищенный одноразовым гигиеническим чехлом), который содержит инфракрасный зонд; выступ аккуратно помещается в ушной канал и нажимается кнопка; температура считывается и отображается примерно в течение секунды. Эти термометры используются как дома, так и в медицинских учреждениях.
Существуют факторы, которые делают показания этого термометра в некоторой степени ненадежными, например, неправильное размещение в наружном слуховом проходе оператором и закупорка канала серой. Такие факторы, вызывающие ошибки, обычно приводят к тому, что показания оказываются ниже истинного значения, так что лихорадка может не быть обнаружена. [19]
Термометры височной артерии , которые используют инфракрасный принцип измерения температуры, становятся все более распространенными в клинической практике из-за их простоты использования и минимальной инвазивности. Из-за изменчивости техники и экологических соображений измерения термометрами височной артерии могут страдать от проблем с точностью и, в меньшей степени, с точностью . Было обнаружено, что термометры височной артерии имеют низкую чувствительность около 60–70%, но очень высокую специфичность 97–100% для обнаружения лихорадки и гипотермии. Из-за этого предполагается, что их не следует использовать в отделениях интенсивной терапии, таких как отделения интенсивной терапии , или у пациентов с высоким подозрением на температурный дисбаланс. Доказательства подтверждают более высокую точность и правильность среди педиатрических пациентов. [20]
Термометр прикладывается к брови пациента. Обычно это полоска, покрытая различными термочувствительными отметками с использованием пластикового полоскового термометра или аналогичной технологии; при заданной температуре отметки (цифры, указывающие температуру) в одной области находятся на нужной температуре, чтобы стать видимыми. Этот тип может дать указание на лихорадку, но не считается точным. [21]
Традиционный термометр представляет собой стеклянную трубку с шариком на одном конце, содержащую жидкость, которая равномерно расширяется с температурой. Сама трубка узкая (капиллярная) и имеет калибровочные отметки вдоль нее. Жидкость часто представляет собой ртуть , но в спиртовых термометрах используется окрашенный спирт. В медицине часто используется максимальный термометр , который показывает максимальную достигнутую температуру даже после того, как его извлекли из тела.
Чтобы использовать термометр, шарик помещают в то место, где необходимо измерить температуру, и оставляют на достаточно долгое время, чтобы наверняка достичь теплового равновесия — обычно пять минут во рту и десять минут под мышкой. [22] Максимальное показание достигается с помощью сужения в горлышке рядом с шариком. По мере того, как температура шарика повышается, жидкость расширяется вверх по трубке через сужение. Когда температура падает, столб жидкости разрывается в сужении и не может вернуться в шарик, таким образом оставаясь неподвижным в трубке. После считывания значения термометр необходимо сбросить, многократно резко покачивая его, чтобы стряхнуть жидкость обратно через сужение.
Ртутные стеклянные термометры считаются наиболее точными жидкостными типами. Однако ртуть является токсичным тяжелым металлом, и ртуть использовалась в клинических термометрах только при условии защиты от поломки трубки.
Трубка должна быть очень узкой, чтобы минимизировать количество ртути в ней — температура трубки не контролируется, поэтому она должна содержать намного меньше ртути, чем шарик, чтобы минимизировать влияние температуры трубки — и это делает чтение довольно сложным, поскольку узкий ртутный столбик не очень заметен. Видимость — меньшая проблема с цветной жидкостью.
Во многих штатах было принято решение запретить использование и продажу ртутных термометров из-за риска обращения с ними и их проливания, а также потенциальной возможности отравления ртутью ; энергичное покачивание, необходимое для «сброса» максимального ртутного термометра, делает его легко случайно сломанным и выпускает 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 , окрашенные спирты и термочувствительные жидкие кристаллы).
Одна компания [24] продает термометр такого типа, который она называет «первым аналоговым термометром без ртути», поскольку вместо этого он использует жидкий металл галлий . Галлий считается нетоксичным и при утилизации не создает экологических проблем. Как и ртуть, галлий является жидкостью при температуре тела (температура плавления 29,7 °C), но, по данным производителя, на самом деле используется сплав галлия, индия и олова , что приводит к более низкой температуре плавления.
Фазовые термометры используют образцы инертных химикатов, которые плавятся при постепенно повышающихся температурах от 35,5 °C до 40,5 °C с шагом 0,1 °C. Они устанавливаются в виде маленьких точек в матрице на тонком пластиковом шпателе с защитным прозрачным покрытием. Он помещается под язык пациента. Через короткое время шпатель убирается, и можно увидеть, какие точки расплавились, а какие нет: температура принимается за температуру плавления последней расплавившейся точки. Это дешевые одноразовые устройства, и их не нужно стерилизовать 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 , потому что они отображают числовые значения). Многие отображают показания с разрешением всего 0,1 °C (.2 °F), но это не следует воспринимать как гарантию точности: указанная точность должна быть проверена в документации и поддерживаться периодической перекалибровкой. Типичный недорогой электронный ушной термометр для домашнего использования имеет отображаемое разрешение 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, который содержал термистор Carboloy. [28]
Типы цифровых термометров
Датчики температуры сопротивления (RTD)
RTD — это проволочные обмотки или другие тонкопленочные змеевики, которые демонстрируют изменения сопротивления при изменении температуры. Они измеряют температуру, используя положительный температурный коэффициент электрического сопротивления металлов. Чем они горячее, тем выше значение их электрического сопротивления. Платина является наиболее часто используемым материалом, поскольку она почти линейна в широком диапазоне температур, очень точна и имеет быстрое время отклика. RTD также могут быть изготовлены из меди или никеля. Преимущества RTD включают их стабильный выход в течение длительных периодов времени. Их также легко калибровать, и они обеспечивают очень точные показания. Недостатки включают меньший общий температурный диапазон, более высокую начальную стоимость и менее прочную конструкцию
Термопары
Термопары точны, высокочувствительны к небольшим изменениям температуры и быстро реагируют на изменения окружающей среды. Они состоят из пары разнородных металлических проводов, соединенных на одном конце. Металлическая пара генерирует чистое термоэлектрическое напряжение между их открытием и в соответствии с размером разницы температур между концами. • Преимущества термопар включают их высокую точность и надежную работу в чрезвычайно широком диапазоне температур. Они также хорошо подходят для проведения автоматизированных измерений, как недорогих, так и долговечных. • Недостатки включают ошибки, вызванные их использованием в течение длительного периода времени, и то, что для проведения измерений требуются две температуры. Материалы термопар подвержены коррозии, что может повлиять на термоэлектрическое напряжение
Термистор
Термисторные элементы являются наиболее чувствительными датчиками температуры. Термистор — это полупроводниковый прибор с электрическим сопротивлением, пропорциональным температуре. Существует два типа продукции. • Устройства с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) используются для измерения температуры и являются наиболее распространенным типом термисторов. NTC имеют температуру, которая обратно пропорциональна их сопротивлению, так что при повышении температуры сопротивление уменьшается, и наоборот. NTC изготавливаются из оксидов таких материалов, как никель, медь и железо. • Устройства с положительным температурным коэффициентом (PTC) используются для управления электрическим током. Они работают противоположным образом, чем NTC, в том смысле, что сопротивление увеличивается с повышением температуры. PTC изготавливаются из термочувствительных кремний или поликристаллических керамических материалов. • Использование термометра с NTC-термистором имеет несколько преимуществ и недостатков. • Преимущества включают их небольшой размер и высокую степень стабильности. NTC также долговечны и очень точны. • Недостатки включают их нелинейность и непригодность для использования при экстремальных температурах
Некоторые электронные термометры могут работать контактным способом (электронный датчик помещается в место, где должна измеряться температура, и остается достаточно долго для достижения равновесия). Обычно они достигают равновесия быстрее, чем ртутные термометры; термометр может издавать звуковой сигнал при достижении равновесия, или время может быть указано в документации производителя.
Другие электронные термометры работают по принципу дистанционного зондирования: инфракрасный датчик реагирует на спектр излучения, испускаемого из местоположения. Хотя они не находятся в прямом контакте с измеряемой областью, они все равно могут соприкасаться с частью тела (термометр, который измеряет температуру барабанной перепонки, не касаясь ее, вставляется в ушной канал). Чтобы исключить риск перекрестного заражения пациента, в клиниках и больницах используются одноразовые чехлы для зондов и одноразовые клинические термометры всех типов.
Согласно исследованию 2001 года, электронные термометры на рынке значительно недооценивают высокие температуры и переоценивают низкие температуры. Исследователи приходят к выводу, что «текущее поколение электронных цифровых клинических термометров, в целом, может быть недостаточно точным или надежным, чтобы заменить традиционные стеклянные/ртутные термометры» [29] [30]
Базальный термометр — это термометр, используемый для измерения базальной (основной) температуры тела , температуры после пробуждения. Базальная температура тела гораздо меньше подвержена влиянию факторов окружающей среды, таких как физические упражнения и прием пищи, чем дневная температура. Это позволяет обнаружить небольшие изменения температуры тела
Стеклянные оральные термометры обычно имеют маркировку каждые 0,1 °C или 0,2 °F. Базальная температура достаточно стабильна, чтобы требовать точности 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 быть пригодны для мониторинга базальной температуры тела; спецификация должна быть проверена, чтобы гарантировать абсолютную точность, и термометры (как и большинство цифровых приборов) должны быть откалиброваны через определенные интервалы. 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 от 37,17 °C до 37,45 °C, укажет величину изменения). Некоторые цифровые термометры продаются как «базальные термометры» и имеют дополнительные функции, такие как увеличенный дисплей, расширенные функции памяти или звуковой сигнал для подтверждения правильности размещения термометра.
Умный термометр способен передавать свои показания, чтобы их можно было собирать, хранить и анализировать. Носимые термометры могут обеспечивать непрерывное измерение, но таким образом сложно измерить температуру тела.
Жан-Пьер Кристин переворачивает фиксированные точки шкалы Цельсия, создавая шкалу, используемую сегодня.
Оллбатт, TC , «Медицинская термометрия», British and Foreign Medico-Chirurgical Review , т. 45, № 90 (апрель 1870 г.), стр. 429-441; т. 46, № 91 (июль 1870 г.), стр. 144-156.
