CS233096B1 - Zapojení pro měření střední rychlosti změn teploty - Google Patents

Abstract

Zapojení pro měření střední rychlosti změn teploty, zejména pro kryochirurgické nástroje. Vynález je z oboru měření teplot. Zapojení umožňuje ve spojeni s termometrickou jednotkou měřit střední rychlost zchlazování, a to číslicově. Údaj o dosažené rychlosti je k dispozici na číslicovém displeji ihned po dosažení požadované teploty. Měří se zchlazovací rychlost kolem -200 °C/min. Signál o dosažené teplotě je zpracován v komparátorech. V dalších obvodech probíhá výpočet střední rychlosti zchlazování. Údaj o dosažené rychlosti je k dispozici na číslicovém displeji. Zapojení podle vynálezu je možno využít i pro měření růstu nebo poklesu jiných veličin.

Description

Vynález se týká zapojení pro měření střední rychlosti změn teploty, zejména pro kryochirurgické nástroje.

Měření rychlosti změn teploty se provádí v dosavadní praxi pouze laboratorně, protože běžná potřeba těchto údajů není žádaná. Provádí se pomocí normálního teploměru a stopek měřením času potřebného k dosažení požadovaných teplot. Tento postup je nemožný při provozu kryochirurgických operací.

Uvedený nedostatek odstraňuje vynález zapojení pro měření střední rychlosti změn teploty.

Při hodnocení kvality prováděného kryochirurgického výkonu je velmi důležitým faktorem dosažená rychlost zchlazování maligní tkáně, která má být destruována. Je nutno dosáhnout zchlazovací rychlosti minimálně -200 ⁰C/min. (měřeno mezi teplotami 0 °C a -20 až -40 °C). Jen tak lze zajistit přežití zanedbatelného počtu buněk. Tyto požadavky vyplývají z kryobiologických výzkumů.

Dosud žádný ve světě vyráběný kryokauter není vybaven zařízením pro vyhodnocení rychlostí zchlazování.

Zapojení podle vynálezu umožňuje ve spojení s termometrickou jednotkou měřfcí teplotu v tkáni měřit střední rychlost zchlazování a to číslicově. Termometrické jednotka u světových výrobců kryokauterů rovněž není obvyklá, ale u čs. kryokauterů je dodávána.

233 096 τ τ

Střední rychlost zchlazování je V = 2~ 1 , kde T-, je teplotní t · bod od kterého začínáme měřit (vhodná je teplota 0 °C) a Tg teplota zchlazování (Tg nižší než T^). Teploty Tg je dosaženo v čase t od počátku měření V_z, tj. od průchodu bodem T^.

Teplotu Tg lze volit podle potřeby (-20 °C, - 40 °C ... atd.). Teplota T^ může být určena pevně (0 °C) což vyhovuje požadavkům.

Údaj o dosažené rychlosti V_ je k dispozici na číslicovém displeji ihned po dosažení teploty.Tg. Rychlé a přehledné zjištění této veličiny nezávisle na obsluze umožní operatérovi posoudit zda výkon byl úspěšný, případně rozhodnout zda jej opakovat.

Na připojeném výkresu je na obr. uveden příklad zapojení.

Zapojení provádí výpočet vztahu V_ = ^T2~^T1 = ^kl , kde k-. je ² t t ¹ ’ volitelná konstanta (zpravidla určená pouze volbou Tg) a zobrazení výsledku. Čas t je odměřován diskrétními přírůstky 4\t, jejichž velikost se mění při volbě jiné hodnoty Tg. Volba Tg a tím určení k^ a At.se provádí před začátkem měření.

Vstupy prvního komparátorů 1 pro teplotu T-^ a druhého komparátorů 2 pró teplotu Tg jsou připojeny k výstupu vnější termometriké jednotky kryokauteru. Výstup prvního komparátorů 1 je připojen na ovládací vstup START hradlovacího obvodu výstup druhého komparátorů 2 připojen na ovládací vitup STOP 1 hradlovacího obvodu J a na vstup povelového obvodu 10 pro rozsvěcení číslicových displejů 11 a 12. Výstup generátoru £ impulzů At vede na vstup*hradlovacího obvodu 3.» generátor £ a druhý komparátor 2 jsou spojeny s ovládacím prvkem £ pro nastavení teploty Tg a At, výstup hradlovacího obvodu 2 je připojen na čítači vstup adresového čítače 6, jehož datové výstupy jsou připojeny na adresové vstupy pamětí 2, 8 s uloženými konstantami. K adresovému čítači 6 je dále připojen vstup optické návěští % ® vstup sledovacího obvodu 13 sledují čího naplnění adresového čítače 6, výstupy sledovacího obvodu 13 jsou připojeny na ovládací vstup STOP 2 hradlovacího obvodu 2

- 3 233 096 a na vstup povelového obvodu 10 pro rozsvěcení číslicových displejů 11 a 12. Jeho výstup je připojen k číslicovým displejům 11, 12, datové vstupy číslicovýh displejů 11, 12 jsou připojeny k datovým výstupům pamětí 2, 8, výstup nulovacího obvodu 14 je připojen na nulovací vstup adresového čítače 6, na příslušný vstup povelového obvodu 10 a na nulování hradlovacího obvodu J.

Činnost zapojení je následující: Na vstupy komparátorůl, 2 sledujících při zchlazování dosažení hodnot teploty a T₂ 3θ přiveden (od termometrické jednotky kryokauteru) analogový signál úměrný teplotě ve sledovaném místě tkáně. V případě, že termometrická jednotka poskytuje pouze číslicový výstup lze rovněž použít řešení podle vynálezu. Pouze komparátory 1 a 2 jsou číslicové komparátory. Při dosažení teploty otevře komparátor 1 hradlovací obvod 2 (START) a tím přichází na vstup adresového čítače 6 impulsy Δ t odměřující čas t. Pravidelný sled impulsů je vytvářen v generátoru 4 impulsů Δ t. Hodnota Z\t je určena spolu s nastavením sledované hodnoty teploty T₂ v komparátoru 2 pomocí společného ovládacího prvku

Čítáním impulsů Δ t roste hodnota adresy pro paměti 2> θ s uloženými konstantami (například paměti typu ROM), Adresa je přiváděna na adresové vstupy paměti 2> θ ² výstupu adresového čítače 6. Současně bliká optická návěst indikující dosažení teploty T^ (pro tuto funkci lze vhodně využít například desetinné tečky zatím zhasnutých číslicových displejů 11, 12), která oznamuje začátek měření zchlazovací rychlosti a je v činnosti po celou dobu měření až do vyhodnocení V .

V oakmžiku dosažení teploty T₂ výstup komparátoru 2 uzavře hradlovací obvod J (STOP I)_; a tím adresa pro paměti 2, ® zůstane nastavena na hodnotě přímo úměrné času t potřebnému k zchlazení tkáně z teploty na teplotu T₂·

Současně povelový obvod 10 pro rozsvěcení displejů rozsvítí číslicové displeje 11, 12 ukazující hodnotu dosažení střední zchlazovací rychlosti V . Výstup povelového obvodu 10 lze též užít například ke spouštění akustické návěsti upozorňující na dokončené měření ?_z

- 4 233 09B

Každému času t (odměřovanému diskrétními přírůstky A t) odpovídá jak bylo uvedeno určitá adresa pro paměti 2, 8.

Data uložená v pamětech 2, θ na této adrese (tj. uložené konstanty) udávají dosaženou zchlazovací rychlost v kódech použitých číslicových displejů 11, 12 (tj. například v kódu BCL pro 7-segmentové displeje vybavené dekodéry) a jsou těmito číslicovými displeji 11. 12 zobrazena.

Je-li dosaženo zchlazovací rychlosti vyšší než je měřicí rozsah,zůstává nastavena adresa O(případně 1) a displej ukazuje stav přetížení měřiče ?_z vysokou hodnotou V_z· Naopak při velmi nízkých zchlazovacích rychlostech je nastavena nejvyšší adresa pro paměti 2> θ (adresový čítač je naplněn) dříve než je dosaženo teploty Tg. Pak sledovací obvod 13 sledující naplnění adresového čítače 6 uzavře (výstupem STOP 2) hradlovací obvod X a rozsvítí přes povelový obvod 10 číslicové displeje 11, 12, které ukazují nejnižší možnou hodnotu V a signalizují tak dosažení dolního konce ^měřicího rozsahu. Nejnižší hodnota V_z je tedy uložena v pamětech 2» θ na nejvyšší adrese.

Jdaj naměřené zchlazovací rychlosti zůstává dále rozsvícen na číslicových displejích 11, 12 po překročení teploty Tg.

Příprava pro nové měření rychlosti sp.očívá ve vynulování adresového čítače 6 a zhasnutí číslic displejů povelovým obvodem 10.

Toto provádí nulovací obvod 14. Spuštění nulovacího obvodu 14 lze odvodit například od změny výstupu prvního komparátorů 1 při zpětném dosažení teploty během ohřevu tkáně na teplotu + 36 °C (tedy *>- T^). Tento ohřev následuje po zehlazování a probíhá malou rychlostí v souladu s požadavky kryobiologie. Nulovací obvod 14 dále zajištuje nulování čítače 6 a obvodů X a 10 po zapnutí napájení (zajištění počátečního stavu).

Výstupy komparátorů T^ 1 a Tg 2 mohou být snadno galvanicky odděleny vazebními členy (například optočleny) od dalších obvodů zapojení v případě, že obvody termometrické jednotky jsou plovoucí.

Popis činnosti zapojení lze doplnit uvedením rozsahu a rozlišení, kterých lze dosáhnout_t bude-li displej popisovaného

- 5 233 098 zapojení například 2-místný (2 x 7-segmentový displej LED apod.) což pro aplikace v kryochirurgii vyhoví. Dvoumístný displej udává střední zchlazovací rychlost 7 ve °C/min x 10, lze například měřit od rychlosti -30 °C/min (údaj na displeji 03) do -990 °C/min (údaj displeje 99). Při využití možnosti zobrazení některých nečíslicových znaků na 7-segmentovém displeji lze dále indikovat v několika bodech rychlosti 7_W až do - 9990 °C/min i na dvoumístném displeji. Rozlišení - 10 °C/min je zachováno až do hodnot = - 340 °C/min. Při dalším vzrůstu 7„ rozlišení klesá.(rozdíl , z z / konstant odpovídajících hodnotě 7^, které jsou v pamětech uloženy na sousedních adresách se zvětšuje). To je dáno hyperbolickým průběhem již zmíněné závislostí 7_z= ^kl. kde k^ - konstanta.

Tato varianta zapojení vyžaduje 2 pamětové obvody s kapacitou 256 x 4 bity.

V zapojení lze za cenu zvětšení pamětí zvýšit počet míst displeje, získat větší rozsah měření, větší rozlišení.

Zapojení podle vynálezu lze přirozeně užít i pro měření rychlosti ohřevu. Použití se nemusí omezovat pouze na oblast kryochirurgie. Lze také měřit střední rychlosti růstu či poklesu jiné veličiny, která vstoupí do definičního vztahu pro 7_Z (viz vpředu) místo teplot T^, T₂·

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení pro měření střední rychlosti změn teploty, zejména pro kryochirurgické nástroje^vyznačené tím, že vstupy prvního komparátorů (1) a druhého komparátorů (2) jsou připojeny k vnější termometrické jednotce, výstup prvního komparátoru (1) je připojen na ovládací vstup START hradlovacího obvodu (3), výstup druhého komparátorů (2) je připojen na ovlá*dací vstup STOP 1 hradlovacího obvodu (3) a na vstup povelového obvodu (10), výstup generátoru (4) impulsů ZS t je zapojen na vstup hradlovacího obvodu (3), generátor (4) a druhý komparétor (2) jsou spojeny s ovládacím prvkem (5) pro nastavení T₂ a ZSt, výstup hradlovacího obvodu (3) je připojen na čítači vstup adresového čítače (6), jehož datové výstupy jsou připojeny na adresové vstupy první (7) a druhé (8) paměti k adresovému čítači (6) je připojen vstup optické návěsti (9) a vstup sledovacího obvodu (13), výstupy sledovacího obvodu (13) jsou připojeny na ovládací vstup STOP 2 hradlovacího obvodu (3) a na vstup povelového obvodu (10), jehož výstup je připojen k číslicovým displejům (11, 12), datové vstupy číslicových displejů (11, 12) jsou připojeny k datovým výstupům pamětí (7, 8), výstup nulovacího obvodu (14) je spojen s nulovacím vstupem adresového čítače (6) as příslušným vstupem povelového obvodu (10) a s hradlovacím obvodem (3).