PL181738B1

PL181738B1 - System for generating thermal stimuli with controlled temperature

Info

Publication number: PL181738B1
Application number: PL32071397A
Authority: PL
Inventors: Maciej Kawala; Bogdan Kochan; Bogumil Plonka
Original assignee: Akad Medyczna
Priority date: 1997-06-23
Filing date: 1997-06-23
Publication date: 2001-09-28
Also published as: PL320713A1

Abstract

Układ do wytwarzania bodźców cieplnych o sterowanej temperaturze, wyposażony w sondę pomiarową zawierającą element pomiarowo-grzejny oraz zespół pomiarowy zawierający człon indykacji wyniku, znamienny tym, że elementem pomiarowo-grzejnym jest krzemowy tranzystor (3), którego obudowa stanowi element stykowy, zaś baza tranzystora (3) połączona jest z wejściem członu (6) dopasowania i zarazem z wyjściem członu (7) regulacji mocy, natomiast kolektor tranzystora (3) połączony jest z zasilaczem (8) poprzez klucz (9), którego sterujące wejście przyłączone jest do programowanego mikroprocesorowego sterownika (10), do którego dołączone jest ponadto wyjście członu (6) dopasowania oraz wejście członu (7) regulacji mocy, przy czym sterownik (10) zawiera człon (11) pamięci programu i człon (12) pamięci nieulotnej.A system for generating thermal stimuli with controlled temperature, equipped with a measuring probe containing a measuring and heating element and a measuring assembly containing a result indication element, characterized in that the measuring and heating element is a silicon transistor (3), the housing of which constitutes a contact element, and the base of the transistor (3) is connected to the input of the matching element (6) and at the same time to the output of the power regulation element (7), while the collector of the transistor (3) is connected to the power supply (8) via a key (9), the control input of which is connected to a programmable microprocessor controller (10), to which is also connected the output of the matching element (6) and the input of the power regulation element (7), wherein the controller (10) contains a program memory element (11) and a non-volatile memory element (12).

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do wytwarzania bodźców cieplnych o sterowanej temperaturze, w zakresie 20 - 85°C, znajdujący zastosowanie w medycynie do badania wrażliwości osobniczej skóry i błon śluzowych na temperaturę, przydatnego do diagnozowania chorych, jak też do prac naukowych z zakresu fizjologii.The subject of the invention is a system for the production of thermal stimuli with controlled temperature in the range of 20 - 85 ° C, applicable in medicine for testing the individual sensitivity of skin and mucous membranes to temperature, useful for diagnosing patients, as well as for scientific work in the field of physiology.

Znane układy do wytwarzania bodźców cieplnych z regulowaną temperaturą na wartość stałą lub zmieniającą się według założonego przebiegu, oparte na termorezystorach lub złączach półprzewodnikowych, które charakteryzują się zmianą napięcia progowego w funkcji temperatury. Innym rodzajem elementów stosowanych do tych celów są układy termistorowe, które również zmieniają swoją temperaturę w szerokim zakresie, mają one jednak charakterystykę silnie nieliniową. Zarówno termorezystory, złącza półprzewodnikowe oraz termistory zasilane prądem odpowiedniej wartości wydzielają moc i jednocześnie grzeją się. Są dwa rodzaje realizacji układów do wytwarzania bodźców cieplnych o określonej temperaturze z jednoczesnym jej mierzeniem. W jednych ten sam element, który jest elementem termoczułym, pełni zarazem funkcję grzejnika, czyli elementu dostarczającego ciepło. W drugim funkcje są rozdzielone, element termoczuły mierzący temperaturę jest tylko elementem służącym temu celowi, natomiast jako grzejnik wykorzystany jest inny element, np. oporowy grzejnik, zasilany określonym natężeniem prądu.Known systems for generating thermal stimuli with controlled temperature to a constant value or changing according to a predetermined course, based on thermoresistors or semiconductor junctions, which are characterized by a change in threshold voltage as a function of temperature. Another type of element used for this purpose are thermistor circuits, which also change their temperature over a wide range, but have a strongly non-linear characteristic. Both thermoresistors, semiconductor junctions and thermistors supplied with the appropriate current emit power and heat up at the same time. There are two types of implementation of systems for generating thermal stimuli at a specific temperature with its simultaneous measurement. In some, the same element, which is a thermo-sensitive element, also functions as a heater, i.e. an element that supplies heat. In the second, the functions are separated, the thermosensitive element measuring the temperature is only an element serving this purpose, while another element is used as a heater, e.g. a resistance heater, supplied with a specific current.

Znane układy nie są dostosowane do pomiarów w medycynie, wobec czego np. do badania osobniczej wrażliwości skóry na temperaturę stosuje się metodę uprzedniego nagrzewania termometru w cieczy i następnie kontaktowania go ze skórą. Taki sposób jest obarczony bardzo dużym błędem.The known systems are not adapted to measurements in medicine, so that, for example, to test the individual skin sensitivity to temperature, a method of preheating a thermometer in a liquid and then contacting it with the skin is used. This method is very error-prone.

Wynalazek dotyczy układu do wytwarzania bodźców cieplnych o sterowanej temperaturze, wyposażonego w sondę pomiarową zawierającą element pomiarowo-grzejny oraz zespół pomiarowy zawierający człon indykacji wyniku.The invention relates to a system for generating thermal stimuli with a controlled temperature, equipped with a measuring probe containing a measuring and heating element and a measuring unit containing a result indication element.

Istota wynalazku polega na tym, że elementem pomiarowo-grzejnym jest krzemowy tranzystor mocy, którego obudowa stanowi element stykowy, zaś baza tranzystora połączona jest z wejściem członu dopasowania i zarazem z wyjściem członu regulacji mocy, natomiast kolektor tranzystora połączony jest z zasilaczem przez klucz, którego sterujące wejście przyłączone jest do programowanego mikroprocesorowego sterownika. Do sterownika tego dołączone jest wyjście członu dopasowania oraz wejście członu regulacji mocy. Sterownik zawie181 738 ra człon pamięci programu i człon pamięci nieulotnej. Korzystne jest, gdy tranzystor, stanowiący element pomiarowo-grzejny, znajduje się w pomiarowej sondzie utworzonej z rurowej rękojeści wyposażonej w zagiętą rurową, końcówkę, u wylotu której osadzony jest ten tranzystor, przy czym giętkie przewody doprowadzające są umieszczone wewnątrz sondy i są z drugiej strony połączone ze złączem elektrycznym.The essence of the invention consists in the fact that the measuring and heating element is a silicon power transistor, the housing of which is a contact element, and the base of the transistor is connected to the input of the matching unit and at the same time to the output of the power control unit, while the transistor's collector is connected to the power supply through a key, which the control input is connected to a programmable microprocessor controller. Connected to this controller is the matching unit output and the power control unit input. The controller comprises a program memory member and a non-volatile memory member. It is advantageous if the transistor, constituting the measuring and heating element, is located in the measuring probe made of a tubular handle equipped with a bent tubular tip, at the outlet of which this transistor is mounted, the flexible lead wires being placed inside the probe and on the other side. connected to an electrical connector.

Układ według wynalazku pozwala na wytworzenie w elemencie pomiarowo-grzejnym bodźca cieplnego o określonej temperaturze w zakresie od temperatury pokojowej do około 85°C, na regulację tej temperatury także według zadanego przebiegu oraz pomiar tej temperatury z eksponowaniem jej na indykatorze wyniku pomiaru. Możliwe jest ponadto tylko mierzenie temperatury ciała człowieka, bez wytwarzania bodźca cieplnego. Zagięta końcówka sondy pomiarowej pozwala na dotarcie do różnych miejsc ciała ludzkiego, także do wnętrza jamy ustnej. Programowany sterownik mikroprocesorowy zapewnia wybór rodzaju pracy albo poprzez generowanie bodźca cieplnego stałotemperaturowego albo przebiegu o regulowanej zmianie temperatury albo wreszcie tylko sam pomiar temperatury ciała badanej osoby. Możliwe jest prowadzenie badań według określonego programu zapisanego w członie pamięci sterownika i przechowanie wyników w członie pamięci nieulotnej, co pozwala na dalszą obróbkę uzyskanych wcześniej wyników. Całość stanowi układ łatwy w budowie, niezawodny w działaniu, dający się zrealizować w technice zapewniającej miniaturyzację elementów, dzięki czemu uzyskuje się przenośny przyrząd, zdatny do stosowania w pracach badawczych w medycynie. Pozwala to na ocenę wrażliwości osobniczej na odbiór bodźców termicznych zadawanych punktowo na skórze lub błonach śluzowych, na badania dynamiki zmian odczuwania ciepła w różnych procesach chorobowych, po zastosowaniu środków farmaceutycznych, a także na obiektywną ocenę wrażliwości na bodźce termiczne od strony fizjologii np. szybkości reakcji receptorów, wpływu izolacji termicznej na zmianę wrażliwości i progów odczuwania ciephaThe system according to the invention makes it possible to create a thermal stimulus in the measuring and heating element with a specific temperature in the range from room temperature to about 85 ° C, to regulate this temperature also according to a given course and to measure this temperature with displaying it on the indicator of the measurement result. Moreover, it is only possible to measure the temperature of the human body, without producing a thermal stimulus. The bent tip of the measuring probe allows it to reach various places of the human body, including the inside of the oral cavity. The programmable microprocessor controller provides the choice of the type of work, either by generating a constant temperature thermal stimulus or a waveform with an adjustable temperature change, or finally only by measuring the body temperature of the examined person. It is possible to carry out research according to a specific program stored in the controller memory section and to store the results in the non-volatile memory section, which allows for further processing of the previously obtained results. The whole is a system that is easy to build, reliable in operation, which can be implemented in a technique ensuring miniaturization of elements, thanks to which a portable device is obtained, suitable for use in research in medicine. This allows for the assessment of individual sensitivity to the reception of thermal stimuli applied pointwise on the skin or mucous membranes, for the study of the dynamics of changes in heat perception in various disease processes, after the use of pharmaceuticals, as well as for an objective assessment of sensitivity to thermal stimuli from the point of physiology, e.g. reaction speed. receptors, the effect of thermal insulation on the change of sensitivity and thresholds of warmth

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia blokowo-ideowy schemat układu, a fig. 2 - sondę pomiarową w widoku z boku.The subject of the invention is illustrated in an exemplary embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows a block-schematic diagram of the system, and fig. 2 - a measurement probe in a side view.

Przykładowe rozwiązanie zawiera pomiarową sondę utworzoną z rurowej rękojeści 1 wyposażonej w rurową zagiętą końcówkę 2, u wylotu której osadzony jest krzemowy tranzystor 3, stanowiący element pomiarowo-grzejny. Obudowa tranzystora 3, wystająca na zewnątrz, wykonana z materiału elektroizolacyjnego o dobrej przewodności cieplnej, jest otoczona osłonką ze sztucznego tworzywa, w części przeznaczonej do stykania ze skórą lub błoną śluzową. Tranzystor 3 połączony jest giętkimi przewodami 4, przechodzącymi wewnątrz rurowej końcówki 2 i rurowej rękojeści 1, ze złączem elektrycznym 5, przystosowanym do włączenia do zespołu sterująco-pomiarowego. Baza tranzystora 3 połączona jest z wejściem członu 6 dopasowania i zarazem z wyjściem członu 7 regulacji mocy. Kolektor tranzystora 3 dołączony jest do zasilacza 8 całego układu za pośrednictwem klucza 9, którego sterujące wejście połączone jest z programowanym mikroprocesorowym sterownikiem 10, wyposażonym w człon 11 pamięci programu i człon 12 pamięci nieulotnej, przeznaczonej do gromadzenia i przechowywania danych uzyskanych w cyklu badawczo-pomiarowym. Człon 5 dopasowania, zbudowany na wzmacniaczu napięciowym, połączony jest swym wyjściem ze sterownikiem 10 za pośrednictwem przetwornika 13 analogowo-cyfrowego. Człon 6 regulacji mocy zbudowany w oparciu o źródło 14 prądowe, przyłączone do zasilacza 8 całego układu, ma sterujące wejście dołączone do sterownika 10 za pośrednictwem przetwornika 15 cyfrowo-analogowego. Mikroprocesorowy sterownik 10 wyposażony jest w klawiaturę 16, przycisk 17 wyzwalania programu i mozaikowy alfanumeryczny wyświetlacz 18 wyników pomiarowych, wyskalowany odpowiednio w stopniach Celsjusza, dla dobranych zakresów pomiarowych. Ponadto, do sterownika 10 przyłączone jest komunikacyjne łącze 19, przeznaczone do przekazywania wyników pomiarów do zewnętrznego komputera 20.An exemplary solution includes a measuring probe made of a tubular handle 1 equipped with a bent tubular tip 2, at the outlet of which a silicon transistor 3 is mounted, constituting a measuring and heating element. The housing of the transistor 3, projecting outwards, made of an electrically insulating material with good thermal conductivity, is surrounded by a plastic sheath in the part intended for contact with the skin or mucosa. The transistor 3 is connected by flexible conductors 4, passing inside the tubular end 2 and tubular handle 1, with the electrical connector 5 adapted to be connected to the control and measurement unit. The base of the transistor 3 is connected to the input of the matching unit 6 and at the same time to the output of the power control unit 7. The collector of the transistor 3 is connected to the power supply 8 of the entire system through a key 9, the control input of which is connected to a programmable microprocessor controller 10, equipped with a program memory section 11 and a non-volatile memory section 12, intended for collecting and storing data obtained in the test and measurement cycle. . The matching unit 5, built on the voltage amplifier, is connected with its output to the driver 10 via an analog-to-digital converter 13. The power control member 6, built on the basis of a current source 14, connected to the power supply 8 of the entire system, has a control input connected to the controller 10 via a digital-to-analog converter 15. The microprocessor controller 10 is equipped with a keyboard 16, a program start button 17 and a dot matrix alphanumeric display 18 of measurement results, calibrated in degrees Celsius, respectively, for the selected measuring ranges. Furthermore, a communication link 19 is connected to the controller 10 for transmitting the measurement results to an external computer 20.

181 738181 738

Fig. 1Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Mintage 60 copies. Price PLN 2.00.

Claims

Patent claims

A system for generating thermal stimuli with a controlled temperature, equipped with a measuring probe containing a measuring and heating element and a measuring unit containing a result indication element, characterized in that the measuring and heating element is a silicon transistor (3), the housing of which is a contact element, and the base of the transistor (3) is connected to the input of the matching unit (6) and, at the same time, to the output of the power control unit (7), while the collector of the transistor (3) is connected to the power supply (8) through the key (9), whose control input is connected to a programmable microprocessor controller (10), further connected to an output of a matching member (6) and an input of a power control member (7), the controller (10) including a program memory member (11) and a non-volatile memory member (12).

2. The system according to claim The transistor (3) is located in a measuring probe made of a tubular handle (1) provided with a bent tubular tip (2), at the outlet of which the transistor (3) is mounted, the flexible lead wires (4) are located inside the probe and are on the other side connected to the electrical junction (5).