DE3527942A1

DE3527942A1 - Method and device for measuring the core body temperature of biological measurement subjects

Info

Publication number: DE3527942A1
Application number: DE19853527942
Authority: DE
Inventors: Pavel Dr Ing Novak; Stefan Dipl Ing Seitz
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1985-08-03
Filing date: 1985-08-03
Publication date: 1987-02-12

Abstract

The present invention relates to a method and a device for measuring the core body temperature of biological measurement subjects, such as, for example, the human being, by undertaking the measurement on the surface of the skin by means of an electronic thermometer which has an electronic evaluation circuit, two temperature sensors being arranged in the entire sensor housing in series with a heating resistor and the measurement subject. In this case, the thermal flux between the heating element and the measurement subject is measured. The measurement is performed when this thermal flux vanishes. The heating resistor can be preheated in this case.

Description

Technical field

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Körperkerntemperatur von biologischen Meßobjekten durch Vornahme der Messung an der Haut oberfläche mittels eines elektronischen Thermometers mit den Merkmalen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung. The invention relates to a method and a device for measuring the body core temperature of biological Objects to be measured by taking measurements on the skin surface using an electronic thermometer with the features of in the preamble of claim 1 described genus.

State of the art

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind an sich bekannt. Das Standardverfahren bildet hier die Messung mit dem Quecksilberthermometer. Sie liefert bei richti ger Durchführung Meßwerte mit ausreichender Genauigkeit, hat aber eine Reihe von Nachteilen. Abgesehen von der Handhabung und der mechanischen Beschaffenheit, wie beispielsweise der Zerbrechlichkeit des Thermo meters, der Giftigkeit der Quecksilberdämpfe, die nach einem Bruch freigesetzt werden, den Ablesefehlern, der Möglichkeit der Manipulation durch den Patienten, ist hier vor allem die relativ lange Meßdauer von einigen Minuten zu nennen, die sich in der Größenordnung von 5 bis 10 Minuten bewegt.Such methods and devices are in themselves known. The standard procedure here is measurement with the mercury thermometer. She delivers at Richti Conducting measured values with sufficient accuracy, but has a number of disadvantages. Apart from handling and mechanical properties, such as the fragility of the thermo meters, the toxicity of the mercury vapors after a break, the reading errors, the Possibility of manipulation by the patient especially the relatively long measuring time of some Minutes to call, which are on the order of 5 to 10 minutes moved.

Deshalb wurden bereits auch elektronische Thermometer zur Messung der Hautoberfläche bei biologischen Objekten, wie beispielsweise dem Menschen eingesetzt. Diese elek tronischen Thermometer konnten sich jedoch bisher nicht richtig durchsetzen. Ein Grund dafür ist sicherlich das Problem der Sterilisation bzw. statt dessen der Schaffung von billigen Einzelmeßelementen zu einem vertretbaren Preis. Ferner mangelt es den elektronischen Thermometern gemäß dem Stand der Technik an ausreichen der Genauigkeit und vor allem Reproduzierbarkeit für die Messung an biologischen Objekten.That is why electronic thermometers have already been used for measuring the skin surface of biological objects, such as used in humans. This elec However, tronic thermometers have so far not been able to enforce correctly. One reason is surely the problem of sterilization or instead the creation of cheap single measuring elements into one reasonable price. There is also a lack of electronic Thermometers according to the state of the art are sufficient accuracy and above all reproducibility for the measurement on biological objects.

Elektronische Thermometer weisen zwar in einem Wasserbad kurze Messungszeiten von wenigen Sekunden und genaue Meßwerte von etwa 0,1°C Genauigkeit auf. Im praktischen Einsatz sind diese Werte jedoch nicht zu erzielen. Dafür gibt es mehrere Ursachen, unter anderem eine nicht optimale Konstruktion mit zu großer Masse des Fühlers, zu großer Wärmekapazität des Griffes usw. Eine weitere Ursache ist die Eigenschaft der biologischen Meßobjekte. Messungen haben gezeigt, daß die Oberflächen temperatur des biologischen Meßobjektes am Anfang der Messung in der Regel mit der Endtemperatur, die gleich der Körperkerntemperatur ist, nicht übereinstimmt. die Hauptoberfläche ist vielmehr in der Regel bis zu mehrere Celsiusgrade niedriger als die Körperkerntemperatur, siehe dazu auch Fig. 1. Dort ist der zeitliche Verlauf der Temperatur bei einer Messung an einem biologischen Ob jekt dargestellt. Die Körperkerntemperatur T _C bildet eine Gerade, darunter ist die Temperaturkurve T _S für die Hautoberfläche dargestellt und die mit T _t bezeich nete Kurve zeigt den Verlauf der Temperatur an dem elektronischen Thermometer an. Aus den Temperaturver läufen der Fig. 1 ist auch ersichtlich, daß der Tem peraturausgleich vor allem in der Anfangsphase der Messung einer Exponentialfunktion folgt, während er in der zweiten zeitlich danach liegenden Phase nur noch schwach ansteigend und fast flach verlaufend aus gebildet ist, die Werte für die zweite Phase liegen etwa bei 0,0025°C/sec. Dieser geringe Temperaturanstieg erstreckt sich über einen Bereich von bis zu 0,5°C. Dies hat zur Folge, daß die Ermittlung eines genauen Meßwertes der Körperkerntemperatur wiederum einen rela tiv langen Zeitraum erfordert.Electronic thermometers in a water bath have short measurement times of a few seconds and accurate measurement values of about 0.1 ° C accuracy. However, these values cannot be achieved in practical use. There are several reasons for this, among other things a not optimal construction with too large a mass of the probe, too large a heat capacity of the handle etc. Another cause is the property of the biological measuring objects. Measurements have shown that the surface temperature of the biological test object at the beginning of the measurement usually does not match the end temperature, which is equal to the body core temperature. rather, the main surface is generally up to several degrees Celsius lower than the body core temperature, see also FIG. 1. There, the time profile of the temperature is shown during a measurement on a biological object. The body core temperature T _C forms a straight line, below which the temperature curve T _S for the skin surface is shown and the curve labeled T _t shows the temperature curve on the electronic thermometer. From the Temperaturver courses of Fig. 1 it can also be seen that the temperature compensation follows especially in the initial phase of the measurement of an exponential function, while in the second phase after that it is only slightly rising and almost flat, the values for the second phase are approximately 0.0025 ° C / sec. This slight rise in temperature extends over a range of up to 0.5 ° C. The result of this is that the determination of an exact measured value of the body core temperature in turn requires a relatively long period of time.

Eine weitere Ursache für die Ungenauigkeit der Messung mit einem elektronischen Thermometer besteht darin, daß die Wärmeleitfähigkeit der Haut von biologischen Objekten stark von der Durchblutung abhängt. Diese Wärmeleitfähigkeit ist etwa um eine Zehnerpotenz schlech ter als bei den meisten Metallen. Another reason for the inaccuracy of the measurement with an electronic thermometer is that the skin's thermal conductivity from biological Objects depend heavily on blood circulation. These Thermal conductivity is bad by a power of ten more than most metals.

Ein kalter Fühler kühlt die Gewebeoberfläche der Haut zusätzlich ab (Verringerung der Gewebedurchblutung) und somit das Eintreten des Temperaturgleichgewichts, bei dem sowohl der Temperaturfühler als auch das Gewebe die Körperkerntemperatur erreicht haben, weiter verzögert wird. Der Fühler des elektronischen Thermometers bildet also hier durch seine gute Wärmeleitfähigkeit eine starke Wärmesenke.A cold feeler cools the skin's tissue surface additionally from (reduction of tissue blood flow) and thus the onset of temperature equilibrium, where both the temperature sensor and the tissue have reached the core body temperature, further delayed becomes. The sensor of the electronic thermometer forms a strong one due to its good thermal conductivity Heat sink.

Presentation of the invention

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein für die Massenfertigung geeignetes, einfaches und preis wertes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Messung der Körperkerntemperatur mit einem elektroni schen Thermometer gemäß dem Gegenstand des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das es ermöglicht, eine Messung in kürzest möglicher Zeit und mit optimaler Genauigkeit sowie mit hoher Reproduzierbarkeit durchzu führen.The invention is therefore based on the object suitable for mass production, simple and affordable worthy method and a corresponding device for measuring the body core temperature with an electroni cal thermometer according to the subject of the generic term of claim 1, which makes it possible to a measurement in the shortest possible time and with optimal Accuracy and high reproducibility to lead.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 3 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Merkmalen der Unteransprüche 2 und 4 bis 9 gekennzeichnet.This object is achieved by the in the characterizing parts of claims 1 and 3 specified features solved. Advantageous further training of the subject of the invention are in the features of Subclaims 2 and 4 to 9 marked.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß durch die Anordnung von zwei Temperaturfühlern in einer Reihenschaltung zwischen dem Heizelement und dem biologischen Meßobjekt das Temperaturgefälle zwischen dem Meßobjekt und dem Heizelement gemessen werden kann. Wird der Wärmefluß zwischen Meßobjekt und dem Heizelement zu Null, so kann eine exakte Messung der Körperkerntempe ratur vorgenommen werden. Eine Beschleunigung der Mes sung wird dadurch erreicht, daß das Heizelement während des Meßvorganges bis zum Erreichen der Endtemperatur geheizt wird. Weiterhin wird der Meßvorgang noch dadurch beschleunigt, daß durch das Heizelement der Gesamtmeß fühler nicht nur während der Messung, sondern bereits davor auf eine Temperatur knapp unterhalb oder oberhalb der zu erwartenden Körperkerntemperatur vorgeheizt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Fühler lassen sich die Körperkerntemperaturen in einer Zeitspanne von weniger als 1 Minute bis zu 10-15 Sec. messen. Ferner ist die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Meßergeb nisse optimiert auf besser 0,1°C, was auch dadurch erreicht wird, daß die Masse des Gesamtfühlers sehr klein gehalten wird und das Heizelement als Wärmebarriere gegenüber der Masse des Griffs des Meßfühlers dient. Dabei wird die für das Aufwärmen (Wärmeverlust) des Griffes erforderliche Wärme nicht dem zu messenden Objekt entzogen, sondern vom Heizelement geliefert. The advantages of the invention are in particular that by the arrangement of two temperature sensors in a series connection between the heating element and the biological measurement object the temperature gradient between the object to be measured and the heating element can be measured. The heat flow between the test object and the heating element to zero, so an exact measurement of the body core temperature rature are made. An acceleration of the mes Solution is achieved in that the heating element during of the measuring process until the final temperature is reached is heated. Furthermore, the measuring process is still thereby accelerates that the total measurement by the heating element not only during the measurement, but already before that to a temperature just below or above the expected core body temperature preheated becomes. With the sensor according to the invention, the Body core temperatures in a span of less than 1 minute up to 10-15 sec. measure up. Furthermore is the accuracy and reproducibility of the measurement results nisse optimized to better 0.1 ° C, which also helps is achieved that the mass of the total sensor is very is kept small and the heating element as a heat barrier against the mass of the handle of the probe. It is used for warming up (heat loss) the Handle required heat not the object to be measured withdrawn, but supplied by the heating element.

Brief description of the drawings

Nachstehend wird die Erfindung von Ausführungs beispielen und von Zeichnungen noch näher erläutert: es zeigtThe following is the implementation of the invention examples and explained in more detail by drawings: it shows

Fig. 1 ein Diagramm des Temperaturverlaufes eines herkömmlichen elektronischen Thermometers und der Körperkern temperatur und der Temperatur der Hautoberfläche, Fig. 1 is a diagram of the temperature profile of a conventional electronic thermometer and the body core temperature and the temperature of the skin surface,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung des er findungsgemäßen elektronischen Thermometers, Fig. 2 is a schematic representation of he inventive electronic thermometer,

Fig. 3 ein Diagramm, bei dem über die Zeit und die Temperatur vergleichs weise der Verlauf bei einem her kömmlichen elektronischen Thermo meter und bei dem erfindungsgemäßen dargestellt ist, Fig. 3 is a diagram in which over time, and the temperature of the comparatively profile for a conventional electronic thermal forth meter and is shown according to the invention,

Fig. 4 Teilschnittdarstellung des Gesamtmeßfühlers in einer ersten Ausführungsform, Fig. 4 partial sectional view of Gesamtmeßfühlers in a first embodiment;

Fig. 5 Teilschnittdarstellung eines Meßfühlers in einer zweiten Aus führungsform und Fig. 5 partial sectional view of a sensor in a second imple mentation form and

Fig. 6 eine elektronische Auswerteschal tung, die die Regelung für das Heizelement enthält. Fig. 6 shows an electronic evaluation circuit, which contains the control for the heating element.

Best ways to carry out the invention

Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung in Form eines Blockdiagramms des erfindungsgemäßen Thermometers zur Messung der Körperkerntemperatur von biologischen Meßobjekten. Die Körperkerntemperatur ist dabei die zu messende Endtemperatur des biologischen Meßobjektes. Ein biologisches Meßobjekt kann beispielsweise der Mensch darstellen. Am Meßort, also an der Hautoberfläche, ist jedoch die Temperatur um einige Grade geringer als die tatsächliche Körperkerntemperatur des Menschens. Ein Gesamtmeßfühler 1 ist mit zwei Temperaturfühlern 2 und 3 ausgestattet. Weiterhin ist ein Heizelement 4 in einem Gesamtmeßfühlergehäuse 5 vorgesehen. Die bei den Temperaturfühler 2 und 3 sind dabei räumlich ge trennt und in Reihe nacheinander angeordnet. Beide Temperaturfühler 2 und 3 sind außerdem in Reihe zwischen einem biologischen Meßobjekt 6, beispielsweise der Hautoberfläche, und dem Heizelement angeordnet. Die beiden Temperaturfühler 2 und 3 und das Heizelement befinden sich in einem Gesamtmeßfühlergehäuse 5, das hier nur teilweise und schematisch dargestellt ist. So fehlt beispielsweise die Darstellung des Griffes, an dem dieses Gesamtmeßfühlergehäuse 5 befestigt ist. Die Auswertung der von den beiden Temperaturfühlern 2 und 3 gemessenen Werte und die Steuerung des Heizelements 5 wird von einer elektronischen Auswerteschaltung 7 vor genommen, die noch näher beschrieben wird. Fig. 2 shows a schematic diagram in block diagram form of the thermometer according to the invention for measuring the core body temperature of biological test objects. The body core temperature is the final temperature of the biological test object to be measured. A biological measurement object can be represented by humans, for example. At the measurement site, i.e. on the surface of the skin, however, the temperature is a few degrees lower than the actual core body temperature of humans. A total sensor 1 is equipped with two temperature sensors 2 and 3 . Furthermore, a heating element 4 is provided in an overall sensor housing 5 . The temperature sensors 2 and 3 are spatially separated and arranged in series one after the other. Both temperature sensors 2 and 3 are also arranged in series between a biological measurement object 6 , for example the skin surface, and the heating element. The two temperature sensors 2 and 3 and the heating element are located in a total sensor housing 5 , which is shown only partially and schematically here. For example, the handle on which this overall sensor housing 5 is fastened is missing. The evaluation of the values measured by the two temperature sensors 2 and 3 and the control of the heating element 5 is carried out by an electronic evaluation circuit 7 , which will be described in more detail below.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen elektronischen Thermometers erläutert. Das Gesamtmeß fühlergehäuse 5 wird mit der Seite 8 auf das zu messende Objekt 6, das heißt die Hautoberfläche, gelegt, der die beiden Temperaturfühler 2 und 3 am nächsten liegen. Die beiden Temperaturfühler 2 und 3 sowie das dahinter liegende Heizelement 4 sind jeweils durch einen wärme leitenden und elektrisch isolierenden Stoff voneinander getrennt in dem Gesamtmeßfühlergehäuse angeordnet. Als Material kommt dafür beispielsweise ein Wärme leitkleber oder auch jedes andere geeignete Material in Frage.The mode of operation of the electronic thermometer according to the invention is explained below. The total measuring sensor housing 5 is placed with the side 8 on the object 6 to be measured, that is to say the skin surface, to which the two temperature sensors 2 and 3 are closest. The two temperature sensors 2 and 3 and the heating element 4 behind them are each separated from one another in the overall sensor housing by a heat-conducting and electrically insulating material. For example, a heat-conducting adhesive or any other suitable material can be used as the material.

Bei Beginn der Messung sind die Temperaturen der bei den Temperaturfühler 2 und 3 ungefähr gleich. Das Heizelement 4 ist für die Messung auf eine bestimmte Temperatur vorgeheizt, die niedriger oder höher liegt als der zu erwartende Meßwert, also beispielsweise beim Menschen auf 35°. Die Heizung des Heizelementes kann nur während der Messung erfolgen, oder auch alternativ kann generell vorgeheizt werden, also auch während der Zeit in der nicht gemessen wird.At the start of the measurement, the temperatures of temperature sensors 2 and 3 are approximately the same. The heating element 4 is preheated to a certain temperature for the measurement, which is lower or higher than the expected measurement value, that is to say, for example, 35 ° in humans. The heating element can only be heated during the measurement, or alternatively it can generally be preheated, that is to say also during the period in which no measurement is carried out.

Wird nunmehr der Gesamtmeßfühler 1 mit seiner Seite 8 auf das Meßobjekt 6 gelegt, so nimmt infolge der höheren Temperatur des zu messenden Objektes 6 der Temperaturfühler 2 eine höhere Temperatur als der Temperaturfühler 3 an. Die Temperaturfühler 2 und 3 geben also zunächst zu Beginn der Messung unterschied liche Strom- bzw. Spannungswerte ab. Diese werden über zwei Verstärker 9 und 10 verstärkt und dann über eine entsprechende Vergleichsschaltung 11 gegeneinan der geschaltet und ausgewertet. Diese Auswertung erfolgt über eine nicht dargestellte Anzeige mit entsprechender Steuerung. Der richtige Meßwert ist erreicht, wenn zwischen den Temperaturfühlern 2 und 3 kein Wärmefluß mehr stattfindet, das heißt, daß das Wärmegefälle zwischen den beiden Temperaturfühlern am Ende des Meßvorganges zu Null geworden ist.Is now the Gesamtmeßfühler 1 placed with its side 8 on the measurement object 6, so does the a higher temperature than the temperature sensor 3 object to be measured 6, the temperature sensor 2 at the higher temperature as a result. The temperature sensors 2 and 3 therefore initially give different current or voltage values at the start of the measurement. These are amplified by two amplifiers 9 and 10 and then switched and evaluated against each other via a corresponding comparison circuit 11 . This evaluation is carried out via a display, not shown, with the appropriate control. The correct measured value is reached when there is no more heat flow between temperature sensors 2 and 3 , which means that the heat gradient between the two temperature sensors has become zero at the end of the measuring process.

Die Schnelligkeit, die Genauigkeit und die Reproduzier barkeit des Meßergebnisses läßt sich dadurch verbessern, daß der Gesamtmeßfühler 1 bezüglich einer möglichst geringen Wärmekapazität der Fühlerspitze wie auch des Gesamtmeßfühlergehäuses und des Kunstgriffes optimiert worden ist. Eine weitere Verbesserung der Schnelligkeit der Temperaturmessung läßt sich jedoch dadurch errei chen, daß die Zeitdauer verringert wird, die vergeht, bis der Wärmefluß zwischen den beiden Temperaturfühlern 2 und 3 zu Null geworden ist. In diesem zweiten Fall wird das Heizelement 4 nicht nur auf ein Temperaturniveau vor der Messung gebracht bzw. vorgeheizt, das niedriger oder höher liegt als das zu erwartende Temperaturniveau des zu messenden Objekts, sondern es wird während der Messung die Temperatur des Heizelementes von dem niedrigeren Vorheiztemperaturniveau ständig weitererhöht bis der Wärmefluß zwischen dem Wärmefühler 2, der die Temperatur des Meßobjektes erfaßt, und dem Tempera turfühler 3 zu Null geworden ist, das heißt kein Temperaturgefälle zwischen beiden Temperaturfühlern mehr besteht. Durch diesen zusätzlichen Wärmefluß von dem Temperaturfühler 3 zu dem Temperaturfühler 2, wird eine weitere Verkürzung der Meßzeit der Temperatur erzielt. The speed, the accuracy and the reproducibility of the measurement result can be improved in that the overall sensor 1 has been optimized with regard to the lowest possible heat capacity of the sensor tip as well as the overall sensor housing and the trick. A further improvement in the speed of the temperature measurement can be achieved by reducing the time that elapses before the heat flow between the two temperature sensors 2 and 3 has become zero. In this second case, the heating element 4 is not only brought or preheated to a temperature level before the measurement which is lower or higher than the expected temperature level of the object to be measured, but the temperature of the heating element becomes from the lower preheating temperature level during the measurement constantly increasing until the heat flow between the heat sensor 2 , which detects the temperature of the test object, and the tempera ture sensor 3 has become zero, that is, there is no temperature gradient between the two temperature sensors. This additional heat flow from the temperature sensor 3 to the temperature sensor 2 results in a further shortening of the measuring time of the temperature.

Aus Fig. 3 ist der entsprechende Temperaturverlauf ersichtlich. Über die Zeit aufgetragen und bei unter drücktem Nullpunkt für die Temperatur ist der Verlauf der Temperaturmessung bei einem herkömmlichen Thermo meter aus der Kurve 12 ersichtlich. Den Meßvorgang für das erfindungsgemäße Verfahren und das entsprechende elektronische Thermometer zeigt die Kurve 13 auf. Es ist zu erkennen, daß der Meßvorgang bei dem erfindungs gemäßen elektronischen Thermometer nach etwa 1 Mninute bereits abgeschlossen ist, indem die Endtemperatur, das heißt die Körperkerntemperatur, erreicht worden ist.The corresponding temperature profile can be seen from FIG. 3. Plotted over time and with the zero point for the temperature suppressed, the course of the temperature measurement in a conventional thermometer can be seen from curve 12 . Curve 13 shows the measuring process for the method according to the invention and the corresponding electronic thermometer. It can be seen that the measuring process in the inventive electronic thermometer is already completed after about 1 minute by the end temperature, that is, the body core temperature, has been reached.

Eine erste Ausführungsform eines Gesamtmeßfühlers 1 ist in Teilschnittdarstellung in Fig. 4 dargestellt. In dem Gesamtmeßfühlergehäuse 5 ist in unmittelbarer Nähe zu dem Meßobjekt 6 jeweils in Reihenschaltung hintereinander der Temperaturfühler 2, dann der Tempera turfühler 3 und schließlich das Heizelement 4 angeordnet. Nicht dargestellt ist der Griff für den Gesamtmeß fühler 1, der auf der linken Seite unmittelbar nach dem Heizelement 4 folgen würde.A first embodiment of an overall sensor 1 is shown in a partial sectional view in FIG. 4. In the total sensor housing 5 , the temperature sensor 2 , then the temperature sensor 3 and finally the heating element 4 are arranged in close proximity to the measurement object 6, each in series connection. Not shown is the handle for the overall sensor 1 , which would follow on the left immediately after the heating element 4 .

Aus der Darstellung in Fig. 4 ist gut erkennbar, daß das Heizelement 4 als Wärmebarriere räumlich vor dem Gesamtmeßfühlergriff angeordnet ist. Diese Wärme barriere verhindert, daß Wärme von der Meßstelle zum Fühlergriff abgeführt wird. Diese Wärmeabfuhr ist wiederum eine Ursache für die bei der herkömmlichen Technik so lange Meßdauer. Das Gesamtmeßfühlergehäuse 5 sowie die Temperaturfühler 2 und 3 und das Heizelement 4 sind durch einen Wärmeleitkleber miteinander verbunden. From the representation in Fig. 4 it can be clearly seen that the heating element 4 is arranged as a thermal barrier spatially in front of the overall sensor handle. This heat barrier prevents heat from being removed from the measuring point to the sensor handle. This heat dissipation is in turn a cause for the measurement period which is so long in conventional technology. The overall sensor housing 5 as well as the temperature sensors 2 and 3 and the heating element 4 are connected to one another by a heat-conducting adhesive.

Ein zweites Ausführungsbeispiel des Gesamtmeßfühlers 1 in Teilschnittdarstellung ist aus Fig. 5 ersichtlich. Dort ist das Heizelement als Dickfilmheizwiderstand ausgebildet. Durch eine Isolationsschicht 15 ist es von dem als Dünnfilmwiderstand ausgebildeten Tempe raturfühler 3 getrennt, der wiederum von dem Substrat 16, auf dem er aufgebracht ist, von dem Temperaturfühler 2 getrennt ist. Der Temperaturfühler 2 ist einer Seite 8 des Meßfühlergehäuses 5 zugeordnet, die auf das zu messende Objekt 6 aufgelegt wird. Durch diese Ausfüh rungsform wird die Fühlerspitze bezüglich einer mög lichst geringen Masse und einem guten Wärmeübergang optimiert. Die Temperaturfühler 2 und 3 können natürlich auch als Dickfilmwiderstand, als Halbleiterchipfühler, als Dümmfilmthermoelemente, oder in jeder anderen geeigneten Weise ausgeführt sein. Als Material für das Gesamtmeßfühlergehäuse kann beispielsweise nicht rostender Stahl, der eine gute Anpassung an die Gewebe leitfähigkeit hat, oder jedes andere geeignete Material mit Wärmeleitfähigkeit, verwendet werden.A second embodiment of the total sensor 1 in a partial sectional view can be seen in FIG. 5. There the heating element is designed as a thick film heating resistor. An insulation layer 15 separates it from the temperature sensor 3 designed as a thin-film resistor, which in turn is separated from the temperature sensor 2 from the substrate 16 to which it is applied. The temperature sensor 2 is assigned to a side 8 of the sensor housing 5 , which is placed on the object 6 to be measured. With this design, the probe tip is optimized for the lowest possible mass and good heat transfer. The temperature sensors 2 and 3 can of course also be designed as a thick film resistor, as a semiconductor chip sensor, as a dummy film thermocouple, or in any other suitable manner. For example, stainless steel, which has a good adaptation to the tissue conductivity, or any other suitable material with thermal conductivity, can be used as the material for the overall sensor housing.

Die Fig. 6 zeigt eine mögliche und vorteilhafte Reali sierung der elektronischen Auswerteschaltung 7. Die Meßsignale der beiden Temperaturfühler 2 und 3 werden zwei identisch aufgebauten Verstärkern 9 und 10 zuge führt. Die Verstärker 9 und 10 beinhalten eine Brücken schaltung 28, mit der eine temperaturproportionale Widerstandsänderung in ein Spannungssignal umgesetzt und anschließend mit den Operationsverstärkern 22 und 23 verstärkt wird. Um eine Eigenerwärmung der Temperaturfühler 2 und 3 zu vermeiden, werden sie wiederholt nur eine kurze Zeit eingeschaltet. Das hierzu erforderliche Taktsignal wird von dem Takt generator 18 erzeugt. Das somit jeweils für kurze Zeit verfügbare Temperaturmeßsignal (ca. 1 msec), wird mit Hilfe eines Sample-and-Hold-Schaltkreises, der mit dem Operationsverstärker 24 realisiert ist, in ein Dauersignal umgewandelt. Das Temperaturmeßsignal wird mit der Anzeige 17 angezeigt. Fig. 6 shows a possible and advantageous Reali tion of the electronic evaluation circuit. 7 The measurement signals of the two temperature sensors 2 and 3 are two identically constructed amplifiers 9 and 10 leads. The amplifiers 9 and 10 include a bridge circuit 28 with which a temperature-proportional change in resistance is converted into a voltage signal and then amplified with the operational amplifiers 22 and 23 . To avoid self-heating of temperature sensors 2 and 3 , they are repeatedly switched on only for a short time. The clock signal required for this is generated by the clock generator 18 . The temperature measurement signal thus available for a short time (approx. 1 msec) is converted into a continuous signal with the aid of a sample-and-hold circuit, which is implemented with the operational amplifier 24 . The temperature measurement signal is shown on the display 17 .

Die beiden Temperatursignale werden der Vergleichsschal tung 11 zugeführt. Hier wird mit dem Operationsverstär ker 25 die Differenz der beiden Signale gebildet, die dem Wärmefluß zwischen den Temperaturfühlern 2 und 3 proportional ist. Mit einem zweiten Operations verstärker 26 wird das Temperatursignal des Tempera turfühlers 3 mit einer einstellbaren Spannung, die mit Hilfe des Potentiometers 19 eingestellt werden kann, verglichen. Das Signal des Operationsverstär kers 25 wird zur Regelung des Heizelementes 4 in Abhän gigkeit von dem Wärmefluß benutzt; das Signal des Operationsverstärkers 26 wird zur Regelung des Heiz elementes 4 in Abhängigkeit von dem Temperatursignal des Temperaturfühlers 3 und der voreingestellten Span nung verwendet. Das Signal des Operationsverstärkers 26 wird für die Vorheizung des Gesamtmeßfühlers 5 auf eine vorgegebene Temperatur (z. B. 35°C) benutzt. Wird der Ge samtmeßfühler 5 vorgeheizt, so muß die Auswerteschaltung 7 von der Betriebsart "Vorheizen" auf die Betriebsart "Wärmeflußregeln" umgeschaltet werden. Dies geschieht mit dem Operationsverstärker 27, indem man die Tat sache ausnutzt, daß während des Vorheizens ein Wärmegefälle vom Temperaturfühler 3 zum Temperaturfühler 2 besteht, so daß die Differenz der beiden Temperatursignale am Ausgang des Operationsverstärkers 25 negativ wird; wird aber der Gesamtmeßfühler an das Meßobjekt angelegt, so wird die freie Wärmeabstrahlung schlagartig herabgesetzt und die Differenz wird entweder wesentlich kleiner (falls der Gesamtmeßfühler auf eine Temperatur vorgeheizt war, die oberhalb der Körperkerntemperatur des Meßobjekts liegt), oder sogar positiv (falls die Vorheiztemperatur unterhalb der Körperkerntemperatur liegt). Aufgrund dieser Änderung der Differenz beider Temperatursignale nach dem Anlegen des Gesamtmeßfühlers erfolgt die Umschaltung zwischen den beiden o. g. Betriebsarten. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 11 wird einem Regler 20 zugeführt, der ein Steuersignal für das Heizelement 4 erzeugt. Es ist vorteilhaft, die Speisespannung des Heizelementes 4 nicht stetig (analog) zu verändern, sondern den Regler ein und auszuschalten. Hierzu wird aus der analogen Ausgangsspannung des Reglers 20 mit Hilfe des Pulsdauermodulators 21 ein pulsdauermoduliertes Signal erzeugt (die Pulsdauer ist der Reglerausgangsspannung proportional). Die hierfür erforderlichen Taktsignale werden ebenfalls von dem Taktgenerator 18 erzeugt. Dabei erfolgt die Ansteuerung so, daß die Temperaturmeßsignale immer dann abgefragt werden, wenn das Heizelement 4 ausge schaltet ist (sonst Signalverfälschung durch eine gemeinsame Masseleitung für das Heizelement 4 und die Temperaturfühler 2 und 3).The two temperature signals are supplied to the comparison circuit 11 . Here the difference between the two signals is formed with the operational amplifier 25 , which is proportional to the heat flow between the temperature sensors 2 and 3 . With a second operational amplifier 26 , the temperature signal of the temperature sensor 3 is compared with an adjustable voltage, which can be set with the aid of the potentiometer 19 . The signal of the operational amplifier kers 25 is used to regulate the heating element 4 as a function of the heat flow; the signal of the operational amplifier 26 is used to control the heating element 4 in dependence on the temperature signal of the temperature sensor 3 and the preset voltage. The signal from the operational amplifier 26 is used for preheating the total sensor 5 to a predetermined temperature (for example 35 ° C.). If the total sensor 5 is preheated, the evaluation circuit 7 must be switched from the "preheating" operating mode to the "heat flow control" operating mode. This is done with the operational amplifier 27 by taking advantage of the fact that during the preheating there is a heat gradient from the temperature sensor 3 to the temperature sensor 2 , so that the difference between the two temperature signals at the output of the operational amplifier 25 becomes negative; but if the total sensor is placed on the test object, the free heat radiation is abruptly reduced and the difference is either significantly smaller (if the overall sensor was preheated to a temperature that is above the body core temperature of the test object), or even positive (if the preheat temperature is below) the body core temperature is). Due to this change in the difference between the two temperature signals after the total sensor has been applied, the two operating modes are switched over. The output signal of the comparison circuit 11 is fed to a controller 20 , which generates a control signal for the heating element 4 . It is advantageous not to change the supply voltage of the heating element 4 continuously (analog), but to switch the controller on and off. For this purpose, a pulse duration modulated signal is generated from the analog output voltage of the regulator 20 with the aid of the pulse duration modulator 21 (the pulse duration is proportional to the regulator output voltage). The clock signals required for this are also generated by the clock generator 18 . The control takes place in such a way that the temperature measurement signals are always queried when the heating element 4 is switched off (otherwise signal falsification by a common ground line for the heating element 4 and the temperature sensors 2 and 3 ).

Der Regler 20 ist vorzugsweise ein PDT-Regler (Regler mit einem kombinierten proportionalen, differentiellen und zeitverzögerten Verhalten). The controller 20 is preferably a PDT controller (controller with a combined proportional, differential and time-delayed behavior).

Commercial usability

Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Vorrichtung finden Anwendung bei der Messung von Kör perkerntemperaturen von biologischen Meßobjekten, wie beispielsweise die Fiebertemperaturmessung beim Men schen. Die Anwendung dieses Verfahrens und der entspre chenden Vorrichtung sind nur beispielhaft ausgeführt und selbstverständlich nicht auf dieses Anwendungs beispiel beschränkt. The method according to the invention and the corresponding one Devices are used in the measurement of Kör core temperatures of biological objects, such as for example fever temperature measurement in men . The application of this procedure and the corresponding The device are only exemplary and of course not on this application example limited.

Reference number list 1 total temperature sensor
2 temperature sensors
3 temperature sensors
4 heating element
5 total sensor housing
6 target
7 Electronic evaluation circuit
8 side of the total sensor housing
9 amplifiers
10 amplifiers
11 comparison circuit
12 Temperature curve according to the state of the art
13 temperature curve according to the invention
14 thermal paste
15 insulation layer
16 substrate
17 display
18 clock generator
19 potentiometers
20 controllers
21 pulse duration modulator
22-27 operational amplifier
28 Bridge circuit

Claims

1. A method for measuring the body core temperature of biological measurement objects by taking the measurement on the skin surface by means of an electronic thermometer which is equipped with a temperature sensor in the overall sensor housing and a separate electronic evaluation circuit, characterized in that in the overall sensor housing ( 5 ) a heating element is provided (4) which is heated during the measurement, that a measurement of the temperature gradient between the heating element (4) and the measurement object (6) is carried out further in the Gesamtmeßfühlergehäuse (5) and that finally the measurement of the core body temperature at a approaching zero heat flow between Heating element ( 4 ) and test object ( 6 ) takes place.

2. The method according to claim 1, characterized in that during the measurement a heat flow from the heating element ( 4 ) to the test object ( 6 ) takes place by means of a corresponding control such that the heating element or the total sensor from an initial temperature level to the temperature level of the object to be measured is brought until the resulting heat flow between the heating element and the test object has become zero.

3. Device for measuring the body core temperature of biological measurement objects by taking the measurement on the skin surface by means of an electronic thermometer, which is equipped with a temperature sensor in the overall sensor housing and a separate electronic evaluation circuit's, for a method according to claim 1, characterized in that in the total sensor housing ( 5 ) a heating element ( 4 ) is arranged that further two spatially separated te and in series arranged temperature sensors ( 2, 3 ) in the total sensor housing ( 5 ) are introduced and that finally the two temperature sensors in series between the test object ( 6 ) and the heating element ( 4 ) are arranged.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the total sensor ( 5 ) by means of a heating element ( 4 ) is preheated.

5. The device according to one or more of claims 3 to 4, characterized in that the heating element ( 4 ) is designed as a thick film heating resistor.

6. The device according to one or more of claims 3 to 4, characterized in that the temperature sensors ( 2, 3 ) are designed as a thick film resistor.

7. The device according to one or more of claims 3 to 4, characterized in that the temperature sensors ( 2, 3 ) are designed as a thin film resistor.

8. The device according to one or more of claims 3 to 4, characterized in that the temperature sensors ( 2, 3 ) are designed as semiconductor chip sensors.

9. The device according to one or more of claims 3 to 4, characterized in that the temperature sensors ( 2, 3 ) are designed as thin-film thermal elements.