Temperatuursensoren zijn de meest toegepaste meetinstrumenten ter wereld. Ook in operatiekamers vinden verschillende temperatuurmetingen plaats. Wist u dat de geneeskunde aan de basis stond van de hedendaagse temperatuursensoren? De Griekse/Romeinse arts Claudius Galenus was een van de eersten die de lichaamstemperatuur van zijn patiënten wilde meten. Hij stelde dat het lichaam gevuld is met vier ‘lichaamssappen’. Een verstoring van één van deze lichaamssappen, slijm, bloed, gele gal en zwarte gal, zou zorgen voor ziektes en depressies. Aan de vier lichaamssappen verbond Claudius de elementen; warm, koud, vochtig en droog, waarbij alle sappen een bepaald element vertegenwoordigden.
Eerste thermometer
Galilei Galileo bedacht rond 1593 de thermoscoop. Deze thermoscoop bestond uit een lange, rechtopstaande verticale buis met bovenop een afgesloten glazenbol. Het andere open uiteinde stond in een bak water. Bij hogere temperatuur zet de lucht in de bol uit en wordt het water omlaag gedrukt. Dit is het klassieke model van de thermoscoop en is eigenlijk de eerste thermometer, maar zonder een aangebrachte schaalverdeling.
Arts vond vloeistofthermometer uit
Rond 1630 werd de vloeistofthermometer uitgevonden door de Franse arts Jean Rey. In 1709 perfectioneerde Daniel Gabriel Fahrenheit deze met alcohol gevulde thermometer. Later gebruikte hij voor het eerst kwik als vloeistof. Het voordeel van kwik is dat de thermische uitzettingscoëfficiënt vrijwel constant is over een groot temperatuurbereik. Daarbij is een kwikkolom ook eenvoudiger af te lezen. Kwik blijft niet aan de (glas)wand hangen en het heeft een groot temperatuurbereik.
Pt-100 sensor
De eerste weerstandsensor werd beschreven door Sir William Siemens. De Pt-100 is nog steeds een van de meest toegepaste sensoren. Het is een temperatuurafhankelijke weerstand en meet verandering van de elektrische weerstand van een metaal/halfgeleider door de temperatuur. De afkorting Pt verwijst naar het scheikundig element platina. Dit is het materiaal waar de zeer fijne weerstandsdraad in een Pt-100 sensor van is gemaakt. Het getal 100 verwijst naar de elektrische weerstand van 100 ohm die de sensor aangeeft bij 0°C. Bij een verandering in temperatuur, verandert de weerstandswaarde waardoor je zeer nauwkeurig (digitaal) de temperatuur kunt meten.
Uitvoeringen
De Pt-100 is beschikbaar in verschillende nauwkeurigheidsklasse, zoals klasse A en B of 1/3 Din. Het meetbereik is vrij groot van -200 tot 600°C. Aan het Hitma Pt-100sensorelement wordt een kabel gesoldeerd. Vaak wordt de sensor in een roestvrijstaal buisje geplaatst. Dit buisje wordt afgevuld met een warmte geleidende pasta om een snelle reactiesnelheid te krijgen. Vervolgens afgevuld met een kunsthars en/of dichtgeklemd op de kabel. Dit om de voeler volledig waterdicht te maken.
NTC
Een NTC oftewel thermistor, is een weerstandelement met een negatieve temperatuurcoëfficiënt. Dit betekent dat de elektrische weerstand afneemt als de temperatuur toeneemt (net andersom dan de Pt-100). De NTC is een halfgeleider-component. Het materiaal is meestal een metaaloxide, waaraan metaaloxiden met een andere valentie zijn toegevoegd. De meting wordt vaak toegepast in huis-, tuin- en keukenapplicaties met een toepassingsgebied van -20…+150°C.
Thermokoppel
Een thermokoppel bestaat uit twee draden van verschillende metalen (of metaallegeringen) die aan elkaar zijn verbonden. Als er tussen beide contactpunten Hitma thermokoppeleen temperatuurverschil heerst, zal er een potentiaalverschil ontstaan. Ook deze weerstand wordt gemeten. Thermokoppels zijn er in verschillende vastgelegde uitvoeringen. Ieder type staat voor een type legering en temperatuurbereik. Vaak worden thermokoppels toegepast voor het meten van hoge temperaturen. Een gangbaar meetbereik (type K) is bijvoorbeeld van -270 tot 1.372°C. De voeleruitvoering is meestal de beperking, niet het meetbereik. Door het hoge meetbereik is een thermokoppel wel weer minder nauwkeurig dan bijvoorbeeld een Pt-100.
Temperatuurverschilmeting tussen opdekruimte, sluis en operatiekamer
Iedere sensor heeft zo zijn eigen specifieke toepassing. Net als andere metingen, is het belangrijk om bij temperatuurmetingen de juiste sensor voor de juiste applicatie te selecteren. In een operatiekamer zullen al gauw meer dan 10 temperatuurmetingen worden gedaan. Veelal in medische apparatuur, maar ook de inblaas- en retourtemperatuur van lucht wordt gemeten. Hier worden vrijwel altijd de Pt-100 elementen voor gebruikt. Dit vanwege de hoge nauwkeurigheid, Hitma temperatuurvoelersnelle reactiesnelheid en betrouwbaarheid.
Luchtcontaminatie in OK voorkomen
Bij een te groot temperatuurverschil tussen een schone en vuile ruimte kan een niet detecteerbare luchtverplaatsing optreden. Koude lucht zakt immers en warme lucht stijgt. In operatiekamers kan hierdoor schone lucht contamineren met vuilere lucht. Dat moet uiteraard voorkomen worden. Een OK wordt altijd op een lichte overdruk gehouden om contaminatie door luchtverplaatsing tegen te gaan. Het temperatuurverschil tussen de gang, sluis, opdekruimte en operatiekamer dient daarom ook zo klein mogelijk te zijn en het aantal deurbewegingen zo laag mogelijk gehouden te worden. Dit moet uiteraard continu gemeten worden. Afhankelijk van het luchtbehandelingssysteem kan het al voldoende zijn om naast de inblaastemperatuur ook de retourluchttemperatuur te meten. De retourtemperatuur is een goede meting om de gemiddelde temperatuur in een ruimte te monitoren. Deze temperatuurmetingen zijn belangrijke kritische procesparameters die opgenomen kunnen worden in het luchtbeheerplan van operatiekamers.
Dit blog is eerder verschenen op OKvisie.nl