Електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення

Реферат: UA 90919 U UA 90919 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. Відомі електронні медичні термометри з термоелектричним джерелом живлення для вимірювання температури тіла людини [1-4]. Джерелом живлення таких термометрів є термоелектричний перетворювач (термобатарея), який як джерело тепла використовує тіло людини. З відомих аналогів найбільш близьким по технічній суті є електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення [4], 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 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 елемента, 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 містить запам'ятовуючий пристрій для збереження виміряних значень температури тіла людини і не має можливості безпровідної передачі результатів вимірювань на персональний комп'ютер для подальшої їх обробки та аналізу. Тому задачею запропонованої корисної моделі є вдосконалення конструкції електронного медичного термометра з термоелектричним джерелом живлення з метою можливості збереження, безпровідної передачі даних на персональний комп'ютер і подальшої обробки та аналізу результатів вимірювань температури тіла людини. Вказана задача розв'язується тим, що електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення містить електронний годинник, запам'ятовуючий пристрій, вбудований радіопередавач значень виміряної температури та відокремлений радіоприймач, який через USB-інтерфейс з'єднаний з персональним комп'ютером для обробки і відображення результатів вимірювань. 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 з термоелектричним джерелом живлення, яке полягає в тому, що такий термометр містить електронний годинник, запам'ятовуючий пристрій, вбудований радіопередавач значень виміряної температури та відокремлений радіоприймач, який через USB-інтерфейс з'єднаний з персональним комп'ютером для обробки і відображення результатів вимірювань. Тому ознаки, які не зустрічаються ні в одному з аналогів - електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення містить електронний годинник, запам'ятовуючий пристрій, вбудований радіопередавач значень виміряної температури та відокремлений радіоприймач, який через USB-інтерфейс з'єднаний з персональним комп'ютером для обробки і відображення результатів вимірювань. 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, стабілізатор напруги 5, аналого 1 UA 90919 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 цифровий перетворювач 4, електронний годинник 5, запам'ятовуючий пристрій 6 та цифровий дисплей 7. Термоелектричне джерело живлення складається з двох термобатарей 8 та тепловідвідного радіатора 9, що відводить тепло з холодних сторін термобатарей 8 у навколишнє середовище. Тепловідвідний радіатор 9 виконаний у вигляді корпусу термометра із матеріалу з високою теплопровідністю. Датчик температури 2 розташований на вістрі нетеплопровідного елемента 10, з'єднаного з термоелектричним джерелом живлення. Також термометр містить вбудований радіопередавач 11 значень виміряної температури та відокремлений радіоприймач 12, який через USB-інтерфейс з'єднаний з персональним комп'ютером 13 для обробки і відображення результатів вимірювань. Крім того, кожна термобатарея 8 складається із сукупності з'єднаних в послідовне електричне коло напівпровідникових термопарних елементів [5, 6], 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 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 гілок термоелектричного матеріалу n- та p-типів провідності на 1 см площі. Експериментально підтверджено, що таке термоелектричне джерело живлення може повною мірою 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 8, які використовують тепло тіла людини. Для того, щоб отримати необхідні електричну напругу та потужність за допомогою термобатарей 8 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 8 і внаслідок ефекту Зеєбека на їх виводах генерується електрична напруга, яка за допомогою стабілізатора напруги 3 підтримується на рівні U=1,5 В та забезпечує електричне живлення електронного медичного термометра. Величина напруги пропорційна значенню теплового потоку, що проходить через термобатареї 8, холодні сторони яких контактують з тепловідвідним радіатором 9, який відводить тепло у навколишнє середовище. Крім того в конструкції приладу передбачено електронний годинник 5 та запам'ятовуючий пристрій б, що дає можливість при кожному вимірюванні температури тіла людини зберігати виміряне значення температури, а також час і дату проведення вимірювань. При цьому, вбудований в корпус термометра радіопередавач 11 передає інформацію у вигляді безпровідного сигналу на відокремлений радіоприймач 12, який через USB-інтерфейс з'єднаний з персональним комп'ютером 13 для подальшої обробки, аналізу та відображення результатів вимірювань. Експериментальні випробування заявленого електронного медичного термометра з термоелектричним джерелом живлення показали, що термоелектричне джерело живлення повною мірою може замінити звичайний хімічний гальванічний елемент. Такий термометр має ряд переваг у порівнянні з іншими електронними медичними термометрами: джерело живлення такого термометра не містить шкідливих речовин, які потребують періодичної утилізації, стабільне в часі та не потребує затрат на обслуговування, а також запропонований термометр має можливість синхронізації результатів вимірювань із персональним комп'ютером. Це, у свою чергу, дає можливість лікарю одночасно аналізувати збережені результати вимірювань температури тіла різних пацієнтів та дистанційно контролювати стан їх здоров'я у медичних закладах. Джерела інформації: 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 на корисну модель № u201315453 від 30.12.13. Електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення // Анатичук Л.І., Кобилянський P.P., Маник О.М. - 2013. 4. Заявка № u201312570 від 28.10.2013. Електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення // Анатичук Л.І. - 2013. 2 UA 90919 U 5. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник. - К.: Наукова думка, 1979. - 768 с. 6. Анатычук Л.И. Термоэлектричество. Т. 2. Термоэлектрические преобразователи энергии. - Киев, Черновцы: Институт термоэлектричества, 2003. - 376 с. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Електронний медичний термометр з термоелектричним джерелом живлення, що містить датчик температури, аналого-цифровий перетворювач, дисплей, корпус та термоелектричне джерело живлення в складі тепловідвідного радіатора, термобатареї і стабілізатора напруги, який відрізняється тим, що містить електронний годинник, запам'ятовуючий пристрій, вбудований радіопередавач значень виміряної температури та відокремлений радіоприймач, який через USB-інтерфейс з'єднаний з персональним комп'ютером для обробки і відображення результатів вимірювань. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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