RU2158106C1 - Устройство для локального измерения температуры частей тела - Google Patents
Устройство для локального измерения температуры частей тела Download PDFInfo
- Publication number
- RU2158106C1 RU2158106C1 RU2000108961A RU2000108961A RU2158106C1 RU 2158106 C1 RU2158106 C1 RU 2158106C1 RU 2000108961 A RU2000108961 A RU 2000108961A RU 2000108961 A RU2000108961 A RU 2000108961A RU 2158106 C1 RU2158106 C1 RU 2158106C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- temperature
- single crystal
- output
- heat
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000002421 anti-septic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010259 detection of temperature stimulus Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000002977 hyperthermial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001835 viscera Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
Изобретение используется в медицинской технике для диагностики путем неинвазивного обнаружения температурных аномалий частей тела. Устройство состоит из термочувствительного элемента и нагревателя в виде единого полупроводникового монокристалла сурьмянистого индия, работающего в режиме собственной проводимости, легированного акцепторной примесью, например германия, с концентрацией ~ 3•1016 см-3, и блоков регистрации, формирования режима подогрева и индикации, соединенных с источником питания. Изобретение позволяет расширить медицинские возможности диагностирования за счет повышения точности, стабильности и повторяемости результатов. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение используется в медицинской технике для диагностики путем неинвазивного обнаружения температурных аномалий частей тела и внутренних органов биообъекта при контакте с поверхностью.
Известен медицинский радиотермометр (RU 94024876, 10.05.96), в котором в тепловом контакте с поверхностью тела находится чувствительный элемент с резистивным слоем, нанесенным на диэлектрическую пластину, из материала с высокой теплопроводностью, на обратной стороне которого расположен полупроводниковый датчик температуры, и выполнены контактные площадки, к которым присоединены выводы датчика. Термометр снабжен также электронным блоком с цифровой индикацией.
Термометр обеспечивает высокую точность измерения температуры, однако для повышения температуры чувствительного элемента от температуры окружающей среды до температуры контролируемого объекта требуется определенное время, величина которого достаточно велика для использования такого термометра при хирургическом и особенно гипертермическом воздействии.
Известен также электронный термометр (SU 1795307, 15.02.93), используемый для измерения температуры в медицине, в котором имеются термочувствительный элемент в виде пленочного полупроводникового терморезистора на подложке, его нагреватель, расположенный на противоположной стороне подложки параллельно терморезистору, источник питания нагревателя, блока регистрации и индикатора. При настройке электронного термометра выходные параметры нагревателя задаются таким образом, чтобы в рабочем диапазоне температур температура нагревателя оставалась и поддерживалась примерно постоянной. Однако в известном термометре точность и быстродействие измерения зависят от величины контролируемой температуры, причем погрешность термометра и время измерения тем выше, чем больше отклонения температуры участка тела от температуры в термометре.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности, стабильности и повторяемости результатов измерений, а также повышение быстродействия и чувствительности при малых габаритах и биоинертности термометра, что позволит использовать его для диагностирования ряда заболеваний, сопровождающихся изменением внутреннего состояния пациента.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в расширении медицинских возможностей диагностирования и повышении его надежности за счет высокой точности исследования.
Поставленный результат достигается тем, что в устройстве для локального измерения температуры частей тела, содержащем полупроводниковый чувствительный элемент с нагревателем, и блок регистрации, соединенный первым выходом с индикатором, подключенным к источнику питания, блок регистрации вторым управляющим выходом подключен к первому входу блока формирования режима нагрева, выход которого подключен ко входу термочувствительного элемента, а второй вход - к источнику питания, при этом термочувствительный элемент и нагреватель выполнены в виде единого полупроводникового монокристалла сурьмянистого индия, легированного акцепторной примесью, например германия, с концентрацией ~3•1016 см-3 с возможностью работы в режиме собственной проводимости, выход которого подключен ко второму входу блока регистрации.
Кроме того, полупроводниковый монокристалл может быть выполнен в виде меандра, размещенного на подложке, а также в виде нескольких меандров, размещенных на подложке и параллельно соединенных между собой.
Устройство может иметь корпус из биоинертного материала, обладающего низкой температуропроводностью, а наружная поверхность полупроводникового монокристалла может быть покрыта теплопроводящим слоем.
Устройство для локального измерения температуры может быть также выполнено с возможностью установки термочувствительного элемента в зонде или катетере для измерения температуры полостных участков тела.
На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.
Устройство для локального измерения температуры отдельных участков тела состоит из термочувствительного элемента 1 (см. чертеж), являющегося также и нагревателем, выполненного из единого полупроводникового монокристалла сурьмянистого индия, работающего в режиме собственной проводимости, легированного акцепторной примесью, например германия, с концентрацией ~3•1016 см-3, рабочая область температур этого элемента 35-45oC соответствует наиболее крутой части характеристики зависимости собственной проводимости от температуры, а такая концентрация примеси позволяет добиться необходимой чувствительности и воспроизводимости характеристик элементов. Термочувствительный элемент 1 выполняется в виде меандра на подложке из германия, кварца или ситалла, его выход подключается ко входу блока регистрации 2, представляющего собой цифровой измеритель частоты электрических колебаний. Он может быть изготовлен на базе стандартных микросхем. Кроме того? блок 2 регистрирует градиент сигнала с термочувствительного элемента, в зависимости от чего выдается команда на блок формирования режима нагрева 3 либо на индикатор 4 после определенного интервала времени, для чего первый и второй выходы блока 2 подключены соответственно ко входу индикатора 4 и управляющему первому входу блока 3, основная задача которого заключается в поддержании в необходимых пределах величины тока, протекающего через термочувствительный элемент 1, а также времени нагрева. Питание элемента 1 также контролируется через блок 3. Источник питания 5 подключен ко входу индикатора, второму входу блока 3 и первому входу блока 2. В качестве источника питания 5 могут использоваться низковольтные малообъемные батарейки, обеспечивающие срок службы около 2-х лет на одной батарейке.
Корпус устройства выполняется из биоинертного материала, допускающего также обработку антисептическим средством. При этом наружная (рабочая) поверхность термочувствительного элемента покрыта теплопроводящим слоем, а материал корпуса обладает низкой температуропроводностью, что обеспечивает максимально возможную термоизоляцию чувствительного элемента.
Для измерения температуры локальных участков в полостях тела или в операбельном поле, на зонде или катетере устанавливается чувствительный элемент устройства.
Устройство для локального измерения температуры работает следующим образом.
При выключении напряжения питания происходит нагрев монокристалла. При измерении температуры через теплопроводящий слой осуществляется контакт с участком измерения, его температура вызывает изменение температуры кристалла, т. е. его сопротивление, что ведет к изменению сигнала, управляющего работой источника питания, через блок формирования режима нагрева.
Устройство обеспечивает точность измерения температуры ±0,005 - 0,05oC при времени измерения около 10 с.
Таким образом, изобретение позволяет измерить температуру локальных участков тела миниатюрным устройством при его высокой чувствительности, т.к. при контактном методе измерения искажение в точке измерения за счет теплоотвода в измеритель тем меньше, чем меньше его габариты.
Высокая воспроизводимость результатов измерений достигается за счет цифрового способа обработки сигнала.
Claims (5)
1. Устройство для локального измерения температуры частей тела, содержащее полупроводниковый термочувствительный элемент с нагревателем и блок регистрации, соединенный первым выходом с индикатором, подключенным к источнику питания, отличающееся тем, что блок регистрации вторым управляющим выходом подключен к первому входу блока формирования режима нагрева, выход которого подключен ко входу термочувствительного элемента, а второй вход - к источнику питания, при этом термочувствительный элемент и нагреватель выполнены в виде единого полупроводникового монокристалла сурьмянистого индия, легированного акцепторной примесью, например германием, с концентрацией ~ 3•1016 см-3, с возможностью работы в режиме собственной проводимости, выход которого подключен ко второму входу блока регистрации.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что полупроводниковый монокристалл выполнен в виде меандра, размещенного на подложке.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что полупроводниковый монокристалл выполнен в виде нескольких меандров, размещенных на подложке и параллельно соединенных между собой.
4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что оно выполнено в корпусе из биоинертного материала, обладающего низкой температуропроводностью, а наружная поверхность полупроводникового монокристалла покрыта теплопроводящим слоем.
5. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью установки термочувствительного элемента в зонде или катетере, для измерения температуры полостных участков тела.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000108961A RU2158106C1 (ru) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | Устройство для локального измерения температуры частей тела |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000108961A RU2158106C1 (ru) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | Устройство для локального измерения температуры частей тела |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2158106C1 true RU2158106C1 (ru) | 2000-10-27 |
Family
ID=20233134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000108961A RU2158106C1 (ru) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | Устройство для локального измерения температуры частей тела |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2158106C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2194435C2 (ru) * | 2000-05-10 | 2002-12-20 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Способ измерения теплоемкости и времени релаксации температурного поля локальной зоны биологических объектов |
| RU2247442C1 (ru) * | 2004-04-20 | 2005-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет" ("ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбГЭТУ) | Термоизмерительная система и способ изготовления информационной микросхемы для термоизмерительной системы |
| RU2296962C1 (ru) * | 2005-11-14 | 2007-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Координационно-аналитический центр по научно-техническим программам" (ФГУП "Центр МНТП") | Устройство для локального измерения температуры |
-
2000
- 2000-04-13 RU RU2000108961A patent/RU2158106C1/ru active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2194435C2 (ru) * | 2000-05-10 | 2002-12-20 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Способ измерения теплоемкости и времени релаксации температурного поля локальной зоны биологических объектов |
| RU2247442C1 (ru) * | 2004-04-20 | 2005-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет" ("ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбГЭТУ) | Термоизмерительная система и способ изготовления информационной микросхемы для термоизмерительной системы |
| RU2296962C1 (ru) * | 2005-11-14 | 2007-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Координационно-аналитический центр по научно-техническим программам" (ФГУП "Центр МНТП") | Устройство для локального измерения температуры |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102209491B (zh) | 包括探针用于测量患者组织中的温度数据的医疗设备 | |
| Huang et al. | High-resolution flexible temperature sensor based graphite-filled polyethylene oxide and polyvinylidene fluoride composites for body temperature monitoring | |
| US6084174A (en) | Method for detecting temperature gradients in biological tissue using a thermocouple array | |
| EP1857795B1 (en) | Tympanic thermometer | |
| US7841767B2 (en) | Thermal tympanic thermometer | |
| US3485102A (en) | Electronic temperature measuring device | |
| CN111157039B (zh) | 一种可同时检测湿度、温度和流量的多功能气体传感器及其制备方法 | |
| RU2158106C1 (ru) | Устройство для локального измерения температуры частей тела | |
| CN108548844B (zh) | 圆环加热激励中心点测温的热物性传感器及测量方法 | |
| WO2009107009A2 (en) | Low-power heat flux modulator for core body temperature sensing | |
| Sorli et al. | Fast humidity sensor for high range 80–95% RH | |
| US3332285A (en) | Fast precision temperature sensing thermocouple probe | |
| JPH04299225A (ja) | 体温計 | |
| Baldwin et al. | An electrochemical-based thermal flow sensor | |
| RU177514U1 (ru) | Термоанемометрический датчик расхода жидкостей и газов | |
| RU2813117C1 (ru) | Микрофлюидный тепловой сенсор потока жидкости | |
| JPS61120027A (ja) | 簡易型深部体温計 | |
| JPS61288133A (ja) | 放散熱量測定装置 | |
| Cetas | Temperature measurement | |
| JPH09133645A (ja) | 熱流制御装置 | |
| JP7164177B2 (ja) | 温度センサ及びその製造方法 | |
| JPS5927223A (ja) | 液面検出センサ | |
| JPH0769221B2 (ja) | 温度検知材料、温度センサー及び温度測定方法 | |
| Gorodetskiy | Determination of thermoelectric module parameters | |
| SU1721450A1 (ru) | Электронный термометр |