體溫計——知冷知熱的發明

體溫計大概是最常見的醫療器械。頭疼？先量個體溫吧。咳嗽？先量個體溫吧。流鼻涕？先量個體溫吧……

那麼，體溫計是如何出現在生活中的呢？

早在兩千多年前，人們就注意到了熱脹冷縮的現象。《前漢書.律曆志》寫到，「銅為物之至精，不為燥、濕、寒、溫變節，不為霜、露、風、雨改形。」古代以銅鑄造貨幣，就是因為銅的物理性質較為穩定。

無獨有偶，在古希臘，有位叫菲倫的人，他運用熱脹冷縮的原理，製作了一種玩具。這個玩具的主體，是一個n型玻璃管。玻璃管內裝有水，一端用玻璃球密封，一端用鉛球密封。加熱或者冷卻鉛球，玻璃管內的水就會前進、後退。[1]

1593年，著名的物理學家伽利略，在此基礎上，開始了進一步研究。他準備了一個特殊的玻璃管，一端開口，另一端呈空心圓球狀。在玻璃管內加入水，然後將玻璃管倒置，插入同樣盛水的容器內。當加熱玻璃球時，玻璃球內的空氣受熱膨脹，液面便會下降。這便是溫度計的雛形。[2]

（伽利略溫度計，圖片來源於網路）

隨後，諸多學者對體溫計進行了改進。

第一個改進，是法國物理學家讓.雷做的。他做的事也很簡單，就是把伽利略的溫度計倒過來。球狀的一端在下，開口的一端在上；用液體取代空氣，作為新的測溫物質。這一改進雖然微小，但是意義重大。因為空氣體積除了取決於溫度，還受氣壓影響，液體則穩定得多。[3]

不過，讓.雷的溫度計仍然和外界連通。假如液體蒸發，測量結果就會出現較大的誤差。所以，隨後，弗洛倫薩的學者們，又對其做了進一步的改進：把溫度計密封。[3]

（早期溫度計，此時的刻度是隨意標註的）[4]

一轉眼，到了1709年，德國物理學家華倫海特也對液體的熱脹冷縮產生了興趣。經過不斷實驗，他發現酒精在不同溫度下的體積變化，比水更為明顯，於是將酒精灌注在玻璃管內，製成了酒精溫度計。隨後，基於同樣的理由，他又用汞取代了酒精。同時，將鹽水混合物的冰點和人體血液的溫度，作為兩個固定點，將其分隔成96份，每份為一度。這就是華氏攝氏度的由來。

華倫海特之後，埃特肯在球形儲液囊和玻璃細管之間，設計了一段狹窄收縮的部分，以保證水銀不會在讀數之後流回去。至此，現代水銀體溫計的所有特點，結構、水銀和刻度，都具備了。但它仍然不能被稱之為體溫計，因為這個時候，醫生們還沒有深入思考過體溫和疾病的關係。[3]

（水銀體溫計，圖片來源：wikipedia.org）

1868年，終於有醫生這麼做了。德國醫生翁德利希，在不斷的行醫過程中，開始把體溫和疾病聯繫起來。為了詳細說明二者的關係，他進行了100多萬次的實驗，對兩萬五千例病人進行了體溫測量，最終得出結論：體溫並不是一個恆定值，而是時刻處於變化之中。36.3 OC ~37.5 OC都屬於正常。他將這個結論，寫到了《疾病與體溫》一書。[5]

水銀體溫計成本低、結果准，可以說是價廉物美。但是，水銀體溫計也有自己的問題。

首先是汞。有學者估算，2002年，僅為了生產水銀溫度計，就消耗了149.625噸汞。[6]汞是有毒的，不管在生產緩解還是在使用環節，稍有不慎，就有可能造成嚴重後果。

因此，誕生了電子體溫計。其原理並不複雜，就是用溫度感測器，取代了傳統體溫計中的水銀。

（電子體溫計，圖片來源：amazon.cn）

另一個明顯不足，是測量方式。水銀體溫計一般放置於腋下、口腔中或者肛門內，經3~10分鐘後取出、讀數。在傳染病流行期間，這一方案自然就不太合適了；不懂配合的嬰兒，也是個麻煩。

於是，出現了兩種新型體溫計。

一種，是一次性體溫計。

（一次性體溫計，圖片來源：sharedour.com）

一次性體溫計包括感溫物質和指示劑兩部分。將對溫度敏感的物質固化在試紙上，遇到某一特定溫度時，該物質氣化，覆蓋指示劑表面，使其呈現獨特的顏色。既保證了準確性，又避免了交叉感染。

還有一種，是體溫槍。

（體溫槍，圖片來源：amazon.cn）

和其他體溫計不同，體溫槍並不是測量體溫，而是「看到」體溫。我們都知道，自然界中的任何物體，都存在紅外線輻射。皮膚也好、耳膜也罷，每時每刻都在往四周輻射紅外線，而輻射紅外線的劑量，又和其溫度有關。運用這一原理，通過光學系統接受被測部位的紅外線，將光信號轉化為電信號，電信號再經晶元解讀，顯示在液晶屏上，就能在不接觸的情況下，快速、準確測量患者的體溫。

（狗的紅外線照片，圖片來源：wikipedia.org）

根據關於《關於汞的水俁公約》，到2020年，中國將不再生產、進出口含汞產品。這意味著，傳統的水銀體溫計，很快會從生活中消失。不過，大可不必為此唏噓。體溫計的發展史，也是物理學家、醫生、材料研究者通力合作的歷史。只要這些人還在，未來的體溫測量，只會越來越方便、越來越準確。

參考文獻

[1] 賀進朝. 漫話體溫計的發明[J]. 發明與革新, 1998, 2: 016.

[2] 王斌全, 趙曉雲. 體溫計的發明與發展[J]. 護理研究: 中旬版, 2007, 21(2): 469–469.

[3] 張百新. 溫度計的誕生和發展[J]. 濮陽教育學院學報, 2000, 13(4): 31–32.

[4] 王冰. 南懷仁介紹的溫度計和濕度計試析[J]. 自然科學史研究, 1986(1): 76–83.

[5] 陳恆安, OTHERS. 沒有丹麥王子的《 哈姆雷特》: 技術物的歷史[J]. 科學發展, 2009(439): 83–85.

[6] 郝春玲, 沈英娃. 我國水銀體溫計生產及用汞情況研究[J]. 環境科學研究, 2006, 19(1): 18–21.

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