專利名稱:多通道體溫監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，屬于實(shí)現(xiàn)大范圍臨床高精度體溫監(jiān)測(cè)的裝置發(fā)明。
體溫是醫(yī)學(xué)臨床診斷、治療、護(hù)理必需的基本參數(shù)之一，目前有多種采用接觸測(cè)溫傳感器的體溫監(jiān)測(cè)裝置。但往往由于溫度傳感器測(cè)溫參數(shù)離散，不易實(shí)現(xiàn)多個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象的單通道信號(hào)處理，難以進(jìn)行大范圍集中監(jiān)測(cè);由于儀器本身的溫漂，不易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期連續(xù)高精度監(jiān)測(cè);也由于溫度傳感器功耗和動(dòng)態(tài)電阻之間的矛盾，傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)顯著的誤差，致使目前體溫監(jiān)測(cè)裝置大多限于單臺(tái)非持續(xù)工作狀態(tài)。本發(fā)明旨在提出一種技術(shù)方案，據(jù)此制造具有較高測(cè)溫、設(shè)定和報(bào)警精度，測(cè)溫傳感器輸出的信號(hào)可以遠(yuǎn)距離傳輸，可以長(zhǎng)期持續(xù)工作的大范圍集中體溫監(jiān)測(cè)裝置。
圖1本發(fā)明所采用的溫度傳感器結(jié)構(gòu)剖面示意圖1-接觸測(cè)溫元件，2-絕緣材料包膜，3-填充金屬介質(zhì)，4-與被監(jiān)測(cè)對(duì)象接觸的感溫金屬介質(zhì)。
圖2本發(fā)明采用的多通道測(cè)溫傳感器供電及信號(hào)輸出電路原理圖1-直流電源，2、3、4、5-固定電阻，6-穩(wěn)壓管，7-運(yùn)算放大器，8-可調(diào)電阻，9-p-n結(jié)溫度傳感器，10-切換監(jiān)測(cè)點(diǎn)的開關(guān)，11-單通道信號(hào)處理系統(tǒng)輸入端。
圖3消除顯示儀表系統(tǒng)誤差的設(shè)定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)電原理圖1-參考直流電源，2-電阻分壓器，3-按鈕開關(guān)，4-溫度顯示儀表，5-測(cè)溫對(duì)象產(chǎn)生的溫度電壓信號(hào)源，6-電壓比較器。
圖4多設(shè)定值報(bào)警電路原理圖1-直流電源，2-電阻分壓器，3-運(yùn)算放大器，4、5、6-固定電阻，7、8、9-發(fā)光二極管，10-晶體管，11-電聲源。
采用半導(dǎo)體p-n結(jié)(包括將晶體管兩個(gè)電極短路聯(lián)結(jié)之后與第三個(gè)電極構(gòu)成的p-n結(jié))或肖特基二極管做為將溫度轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)的傳感元件，其管芯基片及引線復(fù)以薄層絕緣介質(zhì)，置于金屬材料構(gòu)成的外殼內(nèi)側(cè)，其外側(cè)表面為與被測(cè)對(duì)象直接接觸的熱交換界面，在此金屬外殼內(nèi)側(cè)表面與上述管芯基片及引線之間充填熔點(diǎn)在250℃以下的金屬介質(zhì)，在熔融狀態(tài)下充滿管芯基片與上述金屬外殼內(nèi)側(cè)表面之間的空間，凝固后管芯基片被包復(fù)在所填充的金屬介質(zhì)之中，上述金屬外殼外側(cè)感溫面和上述管芯基片之間沒(méi)有氣體間隙或高熱阻介質(zhì)，以改善測(cè)溫元件的響應(yīng)特性，并減少體溫測(cè)量過(guò)程中因傳感器與被測(cè)對(duì)象接觸方式不同所引起測(cè)量誤差。兩種典型測(cè)溫傳感器的結(jié)構(gòu)示意如圖1。采用直流電壓源通過(guò)可調(diào)電阻向p-n結(jié)或肖特基二極管供電，分別通過(guò)可調(diào)電阻同時(shí)向每一個(gè)用于測(cè)溫的p-n結(jié)或肖特基二極管供電，調(diào)節(jié)串聯(lián)在直流電壓源和p-n結(jié)或肖特基二極管之間的可變電阻，使每個(gè)用于測(cè)量溫度的p-n結(jié)或肖特基二極管在相同的溫度下具有相同的正向電壓，使所采用的所有測(cè)溫元件具有嚴(yán)格相同的測(cè)溫參數(shù)。每個(gè)測(cè)溫p-n結(jié)或肖特基二極管的一端與直流電源的一端相聯(lián)，另一端(即與可調(diào)電阻相聯(lián)的一端)通過(guò)開關(guān)與單通道(即所有測(cè)溫元件的公共信號(hào)處理通道)信號(hào)處理系統(tǒng)輸入端相聯(lián)，由于開關(guān)切換過(guò)程不改變p-n結(jié)或肖特基二極管的工作狀態(tài)，高速切換過(guò)程不致由于熱平衡過(guò)程的變化而影響測(cè)量精度。這種供電方式向每一個(gè)p-n結(jié)或肖特基二極管提供隨溫度變化的正向電流，有助于減小測(cè)溫元件的固有非線性，從而進(jìn)一步提高監(jiān)測(cè)精度。多通道測(cè)溫傳感器供電及信號(hào)輸出電路原理如圖2。
測(cè)溫傳感器輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)放大之后加在電壓比較器的一個(gè)輸入端上，參考直流電源輸出的電壓信號(hào)加在電壓比較器的另一個(gè)輸入端上，在這個(gè)電壓比較器的輸出端得到控制光聲報(bào)警指示電路的電信號(hào)，用提高測(cè)溫信號(hào)電壓增益的方法減小電壓比較器閾值產(chǎn)生的報(bào)警誤差。
用同一個(gè)電壓表指示相應(yīng)于被測(cè)對(duì)象溫度值的電壓值和參考直流電源輸出的電壓值，前者加在上述電壓比較器的一個(gè)輸入端上，后者加在其另一個(gè)輸入端上，使參考直流電源輸出的設(shè)定電壓相應(yīng)的溫度值與被測(cè)對(duì)象實(shí)際溫度值讀數(shù)的系統(tǒng)誤差為零。電路原理如圖3。
同時(shí)采用被測(cè)對(duì)象溫度超過(guò)某設(shè)定溫度值發(fā)出報(bào)警指示信號(hào)的超溫報(bào)警器和被測(cè)對(duì)象溫度低于某設(shè)定溫度值發(fā)出另一種報(bào)警指示信號(hào)的欠溫報(bào)警器，適應(yīng)對(duì)臨床多種疾病的監(jiān)測(cè)需要。上述超溫和欠溫報(bào)警器有一個(gè)或一個(gè)以上不同的報(bào)警設(shè)定溫度值，當(dāng)被監(jiān)測(cè)對(duì)象溫度達(dá)到以上設(shè)定溫度值時(shí)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。一種由電阻分壓器和運(yùn)算放大器構(gòu)成的多設(shè)定值超溫報(bào)警電路原理如圖4。采用上述多設(shè)定值的超溫和欠溫報(bào)警器有助于對(duì)被監(jiān)測(cè)對(duì)象超溫和欠溫病理狀態(tài)給以更精確地定量區(qū)分，其中每一個(gè)設(shè)定溫度值都由指示被監(jiān)測(cè)對(duì)象溫度值的溫度顯示儀表讀出。
為了連續(xù)指示被監(jiān)測(cè)對(duì)象的溫度，指示溫度的電壓表通過(guò)自動(dòng)復(fù)位開關(guān)分別與被放大的測(cè)溫傳感器輸出電壓信號(hào)或由參考直流電源經(jīng)過(guò)電阻分壓器產(chǎn)生的可調(diào)設(shè)定電壓信號(hào)相聯(lián)，開關(guān)處于自由狀態(tài)(即操作者不觸及開關(guān))時(shí)溫度顯示儀表指示被監(jiān)測(cè)對(duì)象溫度。為防止操作者誤動(dòng)作并保持所需的設(shè)定精度，調(diào)節(jié)超溫欠溫報(bào)警設(shè)定值的電位器具有機(jī)械鎖定裝置或裝在該監(jiān)測(cè)儀器的內(nèi)部。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)具體方案。以硅p-n結(jié)或肖特基二極管做測(cè)溫元件，用銅做與被監(jiān)測(cè)對(duì)象直接接觸的感溫介質(zhì)，外表面(與被測(cè)對(duì)象直接接觸的表面)鍍銀、金、鎳、鋅或鉻，硅p-n結(jié)或肖特基二極管管芯基片及電極引線復(fù)以厚度在0.2MM以下的絕緣材料(例如環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺，或直接在管芯基片和引線上沉積一層化合物(如SiO2)薄膜，在包復(fù)絕緣材料的管芯基片、引線與銅質(zhì)感溫介質(zhì)內(nèi)表面之間充填錫、鉛、鉍或它們構(gòu)成的合金，與銅質(zhì)感溫介質(zhì)內(nèi)表面形成合金接觸，填充金屬在熔化狀態(tài)包復(fù)復(fù)以絕緣材料的管芯基片、引線，凝固后仍將其包復(fù)于中，填充金屬介質(zhì)與管芯基片、引線保持絕緣。通過(guò)可變電阻為測(cè)溫p-n結(jié)供電的直流電源電壓在1.0伏特至2.0伏特之間，同時(shí)為20個(gè)測(cè)溫p-n結(jié)供電。通過(guò)20點(diǎn)切換開關(guān)分別將每個(gè)測(cè)溫p-n結(jié)輸出的電壓訊號(hào)輸入放大器。同時(shí)采用體溫超過(guò)38、39、40℃時(shí)分別發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)的三電平超溫報(bào)警器和體溫低于34、32、30℃時(shí)分別發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)的三電平欠溫報(bào)警器，有六個(gè)開關(guān)和六個(gè)電位器分別用以調(diào)整報(bào)警設(shè)定值。按上述方式工作的20個(gè)測(cè)溫傳感器分別用于監(jiān)測(cè)不同床位的患者，或用于門診快速體溫測(cè)量，或用于監(jiān)測(cè)同一人體不同部位的溫度分布。
與已有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1.測(cè)溫、設(shè)定、報(bào)警精度高，適于長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)體溫變化過(guò)程，可以識(shí)別體溫的多層變化及時(shí)發(fā)出護(hù)理報(bào)警信號(hào)。
2.可以實(shí)現(xiàn)大范圍多觀測(cè)對(duì)象的臨床集中監(jiān)測(cè)，提高監(jiān)測(cè)效率和降低裝置成本，為醫(yī)院推廣體溫監(jiān)測(cè)技術(shù)和革新體溫測(cè)量方法提供了有效的手段。
3.可以進(jìn)行人體不同部位溫度值的對(duì)比實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和門診快速體溫測(cè)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位和患者。
權(quán)利要求
1.一種多通道體溫監(jiān)測(cè)裝置，采用半導(dǎo)體p-n結(jié)做感溫元件，其特征在于還采用肖特基二極管做感溫元件，所說(shuō)的p-n結(jié)或肖特基二極管管芯基片及其引線復(fù)以薄層絕緣介質(zhì)置于金屬材料構(gòu)成的外殼內(nèi)側(cè)，所說(shuō)的金屬材料外殼外側(cè)表面為與被測(cè)對(duì)象直接接觸的熱交換界面，在所說(shuō)的金屬材料外殼內(nèi)側(cè)表面與所說(shuō)的管芯基片及其引線之間充填熔點(diǎn)在250℃以下的金屬介質(zhì)，在熔融狀態(tài)下充滿管芯基片與所說(shuō)金屬外殼內(nèi)側(cè)表面之間的空間，凝固后所說(shuō)的管芯基片包復(fù)在所填充的金屬介質(zhì)之中。
2.如權(quán)利要求
1所述，采用直流電壓源分別通過(guò)可調(diào)電阻同時(shí)向所說(shuō)的每一個(gè)p-n結(jié)或肖特基二極管供電，調(diào)節(jié)串聯(lián)在所說(shuō)的直流電奪源和所說(shuō)的p-n結(jié)或肖特基二極管之間的可變電阻，使所說(shuō)的p-n結(jié)或肖特基二極管在相同的溫度下具有相同的正向電壓，每個(gè)所說(shuō)的測(cè)溫p-n結(jié)或肖特基二極管的一端與所說(shuō)的直流電壓源的一端相聯(lián)，另一端(即與所說(shuō)的可調(diào)電阻相聯(lián)的一端)通過(guò)開關(guān)與單通道(即所說(shuō)的所有測(cè)溫元件的公共信號(hào)處理通道)信號(hào)處理系統(tǒng)的輸入端相聯(lián)。
3.如權(quán)利要求
2所述，所說(shuō)的p-n結(jié)或肖特基二極管輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)所說(shuō)的公共通道放大之后加在電壓比較器的一個(gè)輸入端上，參考直流電壓源輸出的電壓信號(hào)加在所說(shuō)的電壓比較器的另一個(gè)輸入端上，用同一個(gè)電壓表指示相應(yīng)于被測(cè)對(duì)象溫度值的電壓值和所說(shuō)的參考直流電源輸出的電壓值(這兩個(gè)電壓信號(hào)分別加在所說(shuō)的電壓比較器的兩個(gè)輸入端上)，使參考直流電源輸出的設(shè)定電壓相應(yīng)溫度值與被測(cè)對(duì)象實(shí)際溫度值讀數(shù)的系統(tǒng)誤差為零。
4.如權(quán)利要求
3所述，同時(shí)采用被測(cè)對(duì)象溫度超過(guò)某設(shè)定值發(fā)出報(bào)警指示信號(hào)的超溫報(bào)警器和被測(cè)對(duì)象溫度低于某設(shè)定值發(fā)出另一種報(bào)警指示信號(hào)的欠溫報(bào)警器，所說(shuō)的超溫和欠溫報(bào)警器有一個(gè)或一個(gè)以上不同的報(bào)警設(shè)定溫度值，當(dāng)被監(jiān)測(cè)對(duì)象溫度達(dá)到以上所說(shuō)的設(shè)定溫度值時(shí)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。
5.如權(quán)利要求
3所述，指示溫度的電壓表通過(guò)自動(dòng)復(fù)位開關(guān)分別與所說(shuō)的被放大的測(cè)溫傳感器輸出電壓信號(hào)或由所說(shuō)的參考直流電源經(jīng)過(guò)電阻分壓器產(chǎn)生的可調(diào)設(shè)定電壓信號(hào)相聯(lián)，所說(shuō)的開關(guān)處于自由狀態(tài)(即損傷者不觸及開關(guān))時(shí)溫度顯示儀表指示被監(jiān)測(cè)對(duì)象溫度。
6.如權(quán)利要求
4所述，調(diào)節(jié)所說(shuō)的超溫欠溫報(bào)警設(shè)定值的電位器具有機(jī)械鎖定裝置或裝在該監(jiān)測(cè)儀器的內(nèi)部。
7.如權(quán)利要求
1所述，所說(shuō)的與被測(cè)對(duì)象直接接觸的金屬外殼采用銅，外側(cè)表面鍍銀、金、鎳、鋅或鉻，所說(shuō)的硅p-n結(jié)或肖特基二極管管芯基片及電極引線復(fù)以厚度在0.2MM以下的環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺，或沉積SiO2薄膜，填充錫、鉛、鉍或由其構(gòu)成的合金，與所說(shuō)的銅質(zhì)外殼表面構(gòu)成合金接觸。
8.如權(quán)利要求
2所述，所說(shuō)的通過(guò)可調(diào)電阻為硅p-n結(jié)測(cè)溫元件供電的直流電源電壓值在1.0伏到2.0伏之間。
9.如權(quán)利要求
4所述，采用被監(jiān)測(cè)對(duì)象體溫超過(guò)38、39、40℃時(shí)分別發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)的三電平超溫報(bào)警器和體溫低于34、32、30℃時(shí)分別發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)的三電平欠溫報(bào)警器。
專利摘要
一種多通道體溫監(jiān)測(cè)裝置，采用在金屬感溫介質(zhì)與P-N結(jié)或肖特基二極管之間充填低熔點(diǎn)金屬材料的溫度傳感器，直流壓源通過(guò)可變電阻為測(cè)溫元件提供電流，具有消除設(shè)定系統(tǒng)誤差的電路和多電平溫度越限報(bào)警電路。測(cè)溫、設(shè)定及報(bào)警精度高，適于長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)體溫變化過(guò)程，識(shí)別體溫的多層次變化，可用于人體不同部位溫度值的對(duì)比實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和門診快速體溫測(cè)量，還可用于大范圍多觀測(cè)對(duì)象的臨床集中監(jiān)測(cè)，提高監(jiān)測(cè)效率和降低裝置成本。
文檔編號(hào)G01K7/00GK85103592SQ85103592
公開日1986年12月24日 申請(qǐng)日期1985年5月13日
發(fā)明者張開遜 申請(qǐng)人:張開遜導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan