Základy lékařské fyziky (Ukázka, strana 99)

Termistor Termistor je polovodičová součástka (rezistor), u které je elektrický odpor značně závislý na teplotě. Hustota volných elektronů v polovodiči je nižší než v kovech. Polovodiče mají větší elektrický odpor než kovy. S rostoucí teplotou hustota elektronů v polovodiči prudce stoupá, a proto s rostoucí teplotou elektrický odpor polovodiče exponenciálně klesá. Měření teploty termistorem je tedy realizováno měřením jeho elektrického odporu některou z vhodných metod. Přesnost měření teploty termistorem je velmi vysoká, řádově až mK, takže v lékařské praxi nebývá plně využit. Termistorové čidlo je obvykle konstruováno jako tenká tyčinka nebo jehla, na jejímž konci je lokalizován termistor.

Termočlánky Termoelektrické články měří teplotu na základě Seebeckova termoelektrického jevu, který popisuje vznik napětí při teplotních rozdílech mezi dvěma rozdílnými kovy nebo polovodiči.

Jestliže vodivý pruh tvořený dvěma dráty z různých kovů zahříváme v jednom místě spojení, vzniká v obvodu rozdíl potenciálů, který je přímo úměrný rozdílu teplot obou spájených míst a závisí na druhu materiálů. Rozdíl potenciálů vzniká v důsledku rozdílné výstupní práce elektronu v kovu. Jestliže jedno místo udržujeme při konstantní teplotě, můžeme stupnici přístroje měřícího elektromotorického napětí ocejchovat přímo ve stupních Celsia teploty druhého spájeného místa (obr. 3.7).

Elektromotorické napětí vznikající v jednom termočlánku je malé, proto se zvyšuje citlivost tím, že se několik termočlánků spojí do série – termobaterie. Citlivost se pohybuje v řádech desítek mikrovoltů na stupeň Celsia.

kov A T1

T2

U

kov B

Obr. 3.7 Termočlánek – je tvořen dvěma tenkými dráty z různých kovů, často se jedná o spojení měď– konstantan nebo uhlík–wolfram. Termočlánek generuje napětí v závislosti na teplotním rozdílu mezi T1 (měřící konec) a T2 (druhý konec termočlánku, kde je udržována konstantní teplota T2), které je zdrojem proudu

3.6.2 Regulace teploty V laboratorní i lékařské praxi se setkáváme s řadou přístrojů na udržování konstantní teploty jako různé druhy termostatů, sušáren, sterilizátorů, inkubátorů a různých chladicích zařízení. Regulace teploty se provádí automaticky tak, že přístroj pro měření teploty sám přes pomocné zařízení (relé) podle potřeby zapíná nebo vypíná vytápění nebo chlazení.

98

Ukázka elektronické knihy, UID: KOS518133

K hrubé regulaci teploty (například v sušárnách a sterilizátorech) se dobře hodí bimetalický teploměr. Je založen na tepelné roztažnosti pevných látek. Dva proužky kovu o různé tepelné roztažnosti jsou po celé své délce spojeny v jeden útvar, který se pak na jednom konci upevní. Zahříváním dochází k roztahování obou kovů, přičemž se bimetalický pásek ohýbá směrem ke kovu s menší roztažností. Volný pásek lze jednak spojit s mechanickým převodem s ukazatelem na stupnici, jednak lze umístit do určité vzdálenosti mechanické spínací zařízení, které při doteku mechanického pásku vypíná topení. Nastavením tohoto vypínače do různé vzdálenosti od pásku lze měřit regulovanou teplotu. Hodí se jen k hrubé regulaci v rozmezí několika stupňů.

Pro přesnější regulaci (například pro termostaty) se osvědčil kontaktní teploměr, což je rtuťový teploměr upravený tak, že má dva kontakty, z nichž jeden je spojen se rtutí a druhý zasahuje shora do kapiláry. Pomocí magnetu lze otáčet šroubovým zařízením uvnitř kapiláry a měnit tak polohu drátku uvnitř této kapiláry. Stoupnutím teploty dojde ke spojení rtuti s horním kontaktem a k zapojení primárního obvodu relé, které vypne topné těleso. Tento typ teploměrů se někdy nazývá VERTEX,

3.7 TEPELNÁ ZAŘÍZENÍ 3.7.1 Termostaty Termostaty jsou zařízení, kde vnitřní prostředí zachovává volitelnou teplotu s minimálními odchylkami. Užívají se v laboratořích a dělí se na vodní a vzduchové. U obou druhů jde o skříň, případně komoru s dvojitými stěnami, které jsou vyplněny vzduchem nebo jiným izolačním médiem. Skříň je vyhřívána elektrickými topnými tělesy. Rozdíl mezi vodním a vzduchovým termostatem spočívá v různé tepelné setrvačnosti vodního a vzduchového pláště.

Termostat se vzduchovou vrstvou je lehčí, levnější, rychleji se vyhřeje, lze jej konstruovat ve větších rozměrech, ale stabilita teploty je menší.

3.7.2 Sterilizátory a autoklávy Sterilizátory a autoklávy jsou přístroje ke sterilizaci nástrojů, obvazového materiálu a jiného textilu pomocí tepla. Nejdokonalejší sterilizace se dociluje v autoklávech s proudící přehřátou párou. Autokláv je hluboká nádoba, ve které se dociluje přetlaku vodní páry kolem 0,2 MPa a teploty asi 120 °C. Autokláv je opatřen manometrem, pojistným přetlakovým ventilem, vodoznakem a regulačními kohouty. U některých nástrojů není tento způsob sterilizace vhodný, neboť by mohlo dojít k jejich poškození.

3.7.3 Vodní lázně Jsou to nádoby opatřené elektrickým topným tělesem a elektrickým míchadlem a řízené na stálou teplotu spínacím teploměrem. Funkcí se podobají termostatům. Používají se například k inaktivaci termolabilních složek v sérologické diagnostice.

99

Ukázka elektronické knihy, UID: KOS518133

3.7.4 Temperované operační stoly Temperované operační stoly se používají v souvislosti s umělým podchlazením při větších chirurgických zákrocích. Pod deskou stolu probíhá potrubí, kterým podle potřeby proudí teplá nebo chladná voda, jež pomáhá udržet tělesnou teplotu na zvoleném stupni při farmakologickém vyřazení termoregulačních mechanismů.

3.7.5 Chladicí zařízení Chladničky a mrazicí stroje jsou zařízení, ve kterých se snižuje teplota značně pod teplotu okolí. Pracují nejčastěji na principu kompresorovém nebo absorpčním. Kompresorový chladicí agregát stlačuje vhodný plyn (čpavek nebo freon), který se tlačí do kondenzátoru. To je žebrovaná nádoba, ve které se stlačený plyn chladí okolním vzduchem a tím se zkapalňuje.

Kapalina je stlačena přes zaškrcené místo v potrubí do výparníku, který je uvnitř lednice.

Zde se kapalina odpařuje a plyn se rozpíná. Při tom nastává značné ochlazení vnitřku lednice, které odevzdává teplo nutné pro vypařování kapaliny. Rozepnutý plyn z vnitřku lednice kompresor opět stlačuje.

Absorpční chladnička nemá otočné součásti. Čpavek se pohlcuje ve vodě a elektrickým nebo plynovým topením se opět mimo prostor ledničky z vody vypuzuje. Samočinná cirkulace je zajištěna přidáním neutrálního plynu – vodíku, který vyrovnává tlaky v jednotlivých částech chladicího systému.

100 Ukázka elektronické knihy