Електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення

Реферат: UA 90768 U UA 90768 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, призначених для вимірювання температури тіла людини. Відомо електронні медичні термометри з термоелектричним джерелом живлення для вимірювання температури тіла людини [1-3]. Джерелом живлення таких термометрів є термоелектричний перетворювач (термобатарея), який як джерело тепла використовує тіло людини. З відомих аналогів найбільш близьким аналогом є електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення [3], який складається з трьох основних функціональних вузлів: датчик температури, регістратор температури та термоелектричне джерело живлення. В свою чергу, регістратор температури містить корпус, аналого-цифровий перетворювач, стабілізатор напруги, конденсатор та цифровий дисплей. Термоелектричне джерело живлення складається з двох термобатарей та тепловідвідного радіатора, що відводить тепло з холодних сторін термобатарей у навколишнє середовище та виконаний у вигляді корпусу термометра із матеріалу з високою теплопровідністю. При цьому датчик температури розташований на вістрі нетеплопровідного елементу, що з'єднаний з термоелектричним джерелом 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 дисплей. Перевагами даного термометра у порівнянні із звичайним електронним є екологічна безпечність, оскільки він не містить хімічних гальванічних джерел живлення, що потребують спеціальної утилізації, а також простота експлуатації, що зумовлена відсутністю періодичної заміни джерел живлення. Ще однією важливою перевагою такого електронного медичного термометра є висока точність вимірювання температури, яка забезпечується тим, що в термометрі датчик температури і термоелектричне джерело живлення розташовані на такій відстані між ними, при якій зміна температури тіла, викликана термоелектричним джерелом живлення, не приводить до зміни температури тіла, де розташований датчик температури. Таким чином, відсутній вплив термоелектричного джерела живлення на температуру тіла людини в зоні вимірювання. Однак основним недоліком такого електронного медичного термометра є те, що він не придатний для роботи при підвищених температурах оточуючого середовища, оскільки при температурах оточуючого середовища близьких до температури тіла людини встановлюється недостатній перепад температури на термобатареї і як наслідок (згідно з ефектом Зеєбека) недостатня величина електричної напруги для живлення такого термометра. Задачею запропонованої корисної моделі є вдосконалення конструкції електронного медичного термометра з термоелектричним джерелом живлення для роботи такого термометра при підвищених температурах оточуючого середовища. Поставлена задача вирішується тим, що електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення містить датчик температури, регістратор температури та термоелектричне джерело живлення в складі тепло відвідного радіатора, термобатареї і стабілізатора напруги, згідно з корисною моделлю, додатково містить пристрій для охолодження спаїв термобатареї шляхом випаровування рідини. 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 кресленні представлено схематичну конструкцію електронного медичного термометра з термоелектричним джерелом живлення. Такий термометр містить власне сам електронний медичний термометр та термоелектричне джерело живлення. В свою чергу, електронний медичний термометр містить корпус 1, датчик температури 2, аналого-цифровий перетворювач 3, стабілізатор напруги 4, конденсатор 5 та цифровий дисплей 6. Термоелектричне джерело живлення складається з двох термобатарей 7 та тепловідвідного радіатора 8, що відводить тепло з холодних сторін термобатарей 7 у навколишнє середовище. Тепловідвідний радіатор 8 виконаний у вигляді корпусу термометра із матеріалу з високою теплопровідністю. Датчик температури 2 розташований на вістрі нетеплопровідного елементу 9, з'єднаного з термоелектричним джерелом живлення. Крім того, електронний медичний термометр містить пристрій для охолодження спаїв термобатареї шляхом випаровування рідини. Такий пристрій представляє собою адсорбуючий елемент 10, розташований на тепловідвідному радіаторі 8. Кожна термобатарея 7 складається із сукупності з'єднаних в послідовне електричне коло напівпровідникових термопарних елементів [4, 5], проміжки між якими заповнені електроізоляційним епоксидним компаундом, та двох керамічних пластин, які щільно контактують з верхньою і нижньою гранями термопарних елементів, а також двох електричних 1 UA 90768 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 виводів. Така термобатарея виготовлена на базі сучасних високоефективних термоелектричних матеріалів на основі Ві-Те. Технологія виготовлення таких термобатарей забезпечує щільність 2 упаковки на рівні 2500 віток термоелектричного матеріалу n- та р-типів провідності на 1 см площі. Експериментально підтверджено, що таке термоелектричне джерело живлення 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. При прикладанні електронного медичного термометра з термоелектричним джерелом живлення до тіла людини (наприклад, під пахву) здійснюється вимірювання температури тіла за допомогою датчика температури 2, який безпосередньо контактує з тілом людини. При цьому джерелом електричного живлення такого термометра є дві термобатареї 7, які використовують тепло тіла людини. Для того, щоб отримати необхідні електричну напругу та потужність за допомогою термобатарей 7 для живлення електронного медичного термометра слід організувати перепад температури між гранями кожної такої термобатареї. При контакті термоелектричного джерела живлення термометра з тілом людини створюється градієнт температури між відповідними гранями термобатарей 7 і внаслідок ефекту Зеєбека на їх виводах генерується електрична напруга, яка за допомогою стабілізатора напруги 4 підтримується на рівні U=1,5 В та забезпечує електричне живлення електронного медичного термометра. Величина напруги пропорційна значенню теплового потоку, що проходить через термобатареї 7, холодні сторони яких контактують з тепловідвідним радіатором 8, який відводить тепло у навколишнє середовище. В конструкції приладу, крім стабілізатора напруги 4, використовується також конденсатор 5 для накопичення електричного заряду, необхідного для короткочасного підвищення потужності джерела живлення в момент включення електронного медичного термометра. При температурах оточуючого середовища близьких до температури тіла людини встановлюється недостатній перепад температури на термобатареї і як наслідок недостатня величина електричної напруги для живлення такого термометра. В такому випадку змочується рідиною адсорбуючий елемент 10, розташований на тепловідвідному радіаторі 8. Випаровування рідини з адсорбуючого елементу 10 інтенсифікує тепловіддачу з тепловідвідного радіатора 8 в оточуюче середовище, в результаті цього збільшується перепад температури між гранями термобатарей 7 та, відповідно, генерується достатня електрична потужність для живлення такого термометра. 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 при підвищених температурах оточуючого середовища. Такий термометр має ряд переваг у порівнянні з іншими електронними медичними термометрами, зокрема джерело живлення такого термометра не містить шкідливих речовин, які потребують періодичної утилізації, стабільне в часі та не потребує затрат на обслуговування. Література: 1. Заявка № u201308794 від 15.07.13. Електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення // Анатичук Л.І., Кобилянський P.P., Романюк С.Б. 2013. 2. Заявка № u201308793 від 15.07.13. Електронний медичний термометр з комбінованим джерелом живлення // Анатичук Л.І., Кобилянський P.P., Романюк С.Б. - 2013. 3. Заявка № u201312570 від 28.10.2013. Електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення // Анатичук Л.І. - 2013. 4. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник. - К.: Наукова думка, 1979. - 768 с. 5. Анатычук Л.И. Термоэлектричество. Т.2. Термоэлектрические преобразователи энергии. Киев, Черновцы: Институт термоэлектричества, 2003. - 376 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 Електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення, що містить датчик температури, регістратор температури та термоелектричне джерело живлення в складі тепловідвідного радіатора, термобатареї і стабілізатора напруги, який відрізняється тим, що містить пристрій для охолодження спаїв термобатареї шляхом випаровування рідини. 2 UA 90768 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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