Електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення

Реферат: UA 87400 U UA 87400 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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 використовується термоелектричний перетворювач, який як джерело тепла використовує тіло людини, а як стік тепла - навколишнє середовище. 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 використовується термоелектричний перетворювач, який як джерело тепла використовує тіло людини, а як стік тепла - навколишнє середовище. Тому ознака, яка не зустрічається ні в одному з аналогів - в електронному медичному термометрі як джерело живлення використовується термоелектричний перетворювач, який як джерело тепла використовує тіло людини, а як стік тепла використовує навколишнє середовище - забезпечує заявленому приладу необхідну "патентоспроможність". Промислове використання запропонованого електронного медичного термометра з термоелектричним джерелом живлення не вимагає застосування спеціальних технологій та матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку. На Фіг. 1 в представлено схематичну конструкцію електронного медичного термометра з термоелектричним джерелом живлення. Такий термометр містить власне сам електронний медичний термометр 1 (Фіг. 2) та термоелектричне джерело живлення 2 (Фіг. 3). В свою чергу, електронний медичний термометр 1 містить корпус 3, датчик температури 4, аналого-цифровий перетворювач, стабілізатор напруги, конденсатор та цифровий дисплей 5. В свою чергу, термоелектричне джерело живлення 2 складається з термоелектричного мікромодуля 6, радіатора 7, який сприймає тепло тіла людини, та радіатора 8, що відводить тепло у навколишнє середовище. Термоелектричний мікромодуль 6 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]. Такий термоелектричний мікромодуль виготовлений на базі сучасних високоефективних термоелектричних матеріалів на основі Bi2Тe3. Технологія виготовлення таких мікромодулів забезпечує щільність упаковки на 2 рівні 2500 віток термоелектричного матеріалу n- та p-типів провідності на 1 см площі мікромодуля. Експериментально підтверджено, що таке термоелектричне джерело живлення 2 може в повній мірі замінити звичайний хімічний гальванічний елемент та забезпечити роботу електронного медичного термометра. Запропонований електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення працює наступним чином. Вимірювання температури тіла людини за допомогою 1 UA 87400 U 5 10 15 20 25 30 35 електронного медичного термометра здійснюється датчиком температури 4, який безпосередньо контактує з тілом людини, а електричне живлення такого термометра забезпечується за рахунок тепла тіла людини. Для того, щоб отримати необхідні напругу та потужність за допомогою термоелектричного мікромодуля 6 для живлення електронного медичного термометра 1 слід організувати перепад температури між гранями мікромодуля. Для забезпечення необхідного теплового потоку Q1 через термоелектричний мікромодуль 6 використовується радіатор 7, який контактує з тілом людини, та радіатор 8, який відводить тепло Q2 з холодної грані мікромодуля 6 у навколишнє середовище. Відповідно Q1 - тепловий потік від тіла людини до радіатора 7, а Q2 - тепловий потік з радіатора 8 у навколишнє середовище (Фіг. 2). Таким чином, при прикладанні електронного медичного термометра з термоелектричним джерелом живлення до тіла людини (наприклад під пахву) створюється градієнт температури між відповідними гранями термоелектричного мікромодуля 6, 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 7, який контактує з тілом людини, та термоелектричний мікромодуль 6. В конструкції приладу використовується також конденсатор 9 для накопичення електричного заряду, необхідного для включення електронного термометра, та стабілізатор напруги 10 термоелектричного мікромодуля 6 до рівня 1,5 В. Експериментальні випробування заявленого електронного медичного термометра з термоелектричним джерелом живлення показали, що термоелектричне джерело живлення може в повній мірі замінити звичайний хімічний гальванічний елемент та забезпечити роботу електронного медичного 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 Bl. 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 Al. Digital thermometer structure // Chao-Man Tseng. - 2011. 5. Patent EP 1643228 Bl. 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. 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 використовується термоелектричний перетворювач, який як джерело тепла використовує тіло людини, а як стік тепла - навколишнє середовище. 2 UA 87400 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 3