Електронний медичний термометр з комбінованим джерелом живлення

Реферат: UA 87399 U UA 87399 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонована корисна модель належить до вимірювальної техніки, зокрема до електронних медичних термометрів для визначення температури тіла людини. В медичній практиці відомі електронні медичні термометри для вимірювання температури тіла людини [1-6]. Такі термометри використовують як джерело електричної енергії хімічного гальванічного джерела живлення. З відомих аналогів найбільш близьким по технічній суті є електронний медичний термометр [6]. Він містить датчик температури, аналого-цифровий перетворювач, дисплей, корпус та джерело живлення. Принцип роботи такого термометра полягає у вимірюванні температури тіла людини шляхом перетворення теплової енергії в електричний сигнал, який обробляється аналогово-цифровим перетворювачем, і після цього виводиться значення температури у цифровому вигляді на дисплеї. Перевагою даного термометра у порівнянні з ртутним є його безпечність використання, оскільки в такому термометрі відсутня ртуть і він не становить ніякої загрози при руйнуванні чи пошкодженні корпусу. Також до переваг можна віднести високу швидкість вимірювання температури, простоту зчитування результатів вимірювання, а також можливість зберігання інформації щодо останніх вимірювань. Однак основним недоліком такого термометра є наявність хімічних гальванічних джерел живлення, які потребують періодичної заміни та містять у своєму складі отруйні речовини такі як різного роду луги, свинець, кадмій, ртуть, цинк, нікель тощо. Утилізація і переробка таких гальванічних елементів практично відсутня. Хімічні гальванічні елементи мають ще один недолік - у період, коли закінчується їх термін придатності, виникає проблема достовірності показів електронного термометра. Ця проблема є дуже важливою, оскільки саме від показів термометра залежить прийняття першочергових рішень задля збереження життя людини. Тому задачею запропонованої корисної моделі є заміна в електронному медичному термометрі хімічного гальванічного джерела живлення на таке, що не має вказаних недоліків. Поставлена задача вирішується тим, що в електронному медичному термометрі як джерело живлення використовуються фотоелектричний та термоелектричний перетворювачі енергії. Відповідність критерію "новизна" запропонованому пристрою забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоновано принципово нове рішення для електронного медичного термометра, яке полягає в тому, що як джерело живлення такого термометра використовуються фотоелектричний та термоелектричний перетворювачі енергії. Промислове використання запропонованого електронного медичного термометра з комбінованим джерелом живлення не вимагає застосування спеціальних технологій та матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку. На кресленні представлено схематичну конструкцію електронного медичного термометра з комбінованим джерелом живлення. Такий термометр містить власне сам електронний медичний термометр 1, фотоелектричний перетворювач 2 та термоелектричний перетворювач 3. В свою чергу, електронний медичний термометр 1 містить корпус 4, датчик температури 5, аналого-цифровий перетворювач (АЦП), стабілізатор напруги 6, акумуляторну батарею 7 для накопичення електричної енергії та цифровий дисплей 8. В свою чергу, термоелектричний перетворювач 3 складається з термоелектричного мікромодуля 9, радіатора 10, який сприймає тепло тіла людини, та радіатора 11, що відводить тепло у навколишнє середовище. Термоелектричний мікромодуль 9 містить термопарну батарею, яка складається із сукупності з'єднаних в послідовне електричне коло напівпровідникових термопарних елементів, проміжки між якими заповнені електроізоляційним епоксидним компаундом, та дві керамічні пластини, що щільно контактують з верхньою і нижньою гранями термопарних елементів, а також два електричних вивода [7-8]. Такий термоелектричний мікромодуль виготовлений на базі сучасних високоефективних термоелектричних матеріалів на основі Bi2Тe3. Технологія виготовлення таких мікромодулів забезпечує щільність упаковки на рівні 2500-3000 віток термоелектричного 2 матеріалу n- та p-типів провідності на 1 см площі мікромодуля. Таке комбіноване джерело живлення в повній мірі замінює звичайний хімічний гальванічний елемент та забезпечує роботу електронного медичного термометра. Запропонований електронний медичний термометр з комбінованим джерелом живлення працює наступним чином. При потраплянні сонячного світла на фотоелектричний перетворювач 2 електронного медичного термометра 1 відбувається генерація електричної енергії. Ця енергія використовується для підзарядки акумуляторної батареї 7. Тому такий електронний термометр можна використовувати для вимірювання температури тіла людини навіть при недостатньому чи взагалі відсутньому освітленні, адже в такому випадку електричне живлення термометра буде здійснюватися від зарядженої акумуляторної батареї 7. 1 UA 87399 U 5 10 15 20 25 30 35 Незалежно від фотоелектричного джерела живлення, в електронному медичному термометрі працює термоелектричне джерело живлення при прикладанні термометра до тіла людини (наприклад під пахву). При цьому створюється градієнт температури між відповідними гранями термоелектричного мікромодуля Р, внаслідок чого на його виводах генерується термоелектрорушійна сила (термоЕРС), що забезпечує електричне живлення такого приладу. Величина термоЕРС відповідає значенню теплового потоку, що проходить через радіатор 10, який контактує з тілом людини, та термоелектричний мікромодуль 9. Вимірювання температури тіла людини за допомогою електронного медичного термометра 1 здійснюється датчиком температури 5, який безпосередньо контактує з тілом людини, а електричне живлення такого термометра забезпечується фотоелектричним 2 та термоелектричним 3 перетворювачами, які незалежно один від одного заряджають акумуляторну батарею 7. Таким чином, фотоелектричний перетворювач заряджає акумуляторну батарею за рахунок світлової енергії (наприклад сонячної), а термоелектричний за рахунок теплової енергії тіла людини. Виміряне значення температури тіла людини відображається на цифровому дисплеї 10 електронного медичного термометра 1 в градусах Цельсія (°С). Перевагою такого електронного медичного термометра з комбінованим джерелом живлення є те, що він не потребує періодичної заміни акумуляторної батареї. Попередні випробування заявленого електронного медичного термометра показали, що таке комбіноване джерело живлення може в повній мірі замінити звичайний хімічний гальванічний елемент та забезпечити роботу електронного термометра. Такий термометр перспективний для вимірювання температури тіла людини та має ряд переваг в порівнянні з іншими медичними термометрами, адже електричне живлення такого термометра стабільне в часі та не потребує затрат на обслуговування. Джерела інформації: 1. Patent ЕР 0180951 В1. Electronic clinical thermometer // Toshiaki Takagi. - 1990. 2. Patent EP 0410186 B1. Electronic clinical thermometer // Thomas Vincent Mclinden, James A. O'Connell, Robert Zaragoza. - 1993. 3. Patent US 7275866 B2. Digital thermometer // Chao-Man Tseng. - 2007. 4. Patent US 20110235677 A1. Digital thermometer structure // Chao-Man Tseng. - 2011. 5. Patent EP 1643228 B1. Electronic clinical thermometer with a detachable probe // Sanlian Chen. - 2012. 6. Patent JP2012063300 (A). Electronic thermometer and manufacturing method thereof // OMRON HEALTHCARE CO LTD. - 2012. 7. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник. - К.: Наукова думка, 1979. - 768 с. 8. Анатычук Л.И. Термоэлектричество. Т.2. Термоэлектрические преобразователи энергии. Киев, Черновцы: Институт термоэлектричества, 2003. - 376 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Електронний медичний термометр, що містить датчик температури, аналого-цифровий перетворювач, дисплей, корпус та джерело живлення, який відрізняється тим, що як джерело живлення використовуються фотоелектричний та термоелектричний перетворювачі енергії. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2