CS246187B1

CS246187B1 - Transcutaneous probe overheating protection circuit

Info

Publication number: CS246187B1
Application number: CS986184A
Authority: CS
Inventors: Arnost Sebela; Antonin Vacek
Original assignee: Arnost Sebela; Antonin Vacek
Priority date: 1984-12-17
Filing date: 1984-12-17
Publication date: 1986-10-16

Abstract

Ochranný obvod je určen pro ochranu transkutánníoh vyhřívaných sond, používat· ných v lékařství k měření parciálních tlaků krevních plynů neinvasivním způsobem, proti přehřátí. Přehřátí, ke kterému by mohlo dojít v důsledku poruchy některé z části regulačního obvodu teploty, může způsobit popáleniny na kůži pacienta. Podstata řešení spočívá v tom, že proud vytápěcího prvku sondy je snímán proudovým čidlem a je limitován omezovacím prvkem,tak, aby nemohlo dojít k abnormálnímu nárůstu teploty sondy. Ochranný obvod je možno použít všude, kde je prováděno elektrické vyhřívání objektu na konstantní teplotu a přehřátí v případě poruchy regulace je nežádoucí.The protective circuit is intended for protection of transcutaneous heated probes, used in medicine for measuring partial pressures of blood gases in a non-invasive manner, against overheating. Overheating, which could occur as a result of a malfunction of some part of the temperature control circuit, can cause burns on the patient's skin. The essence of the solution lies in the fact that the current of the probe heating element is sensed by a current sensor and is limited by a limiting element, so that an abnormal increase in the probe temperature cannot occur. The protective circuit can be used wherever an object is electrically heated to a constant temperature and overheating in the event of a regulation malfunction is undesirable.

Description

Vynález se týká ochranného obvodu proti přehřátí transkutánní elektrody s elektrickým vyhř íváním.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an overheating protection circuit for an electrically heated transcutaneous electrode.

Transkutánní elektrody slouží v lékařství ve spojení s vyhodnocovacím zařízením k měření parciálního tlaku krevních plynů neinyaěivním způsobem. K tomu úěelu se sonda umístuje ná kůži pacienta a je vyhřívána na stabilní teplotu, která se obvykle stanoví mezi 43-45 °C.The transcutaneous electrodes are used in medicine in conjunction with an evaluation device to measure the partial pressure of blood gases in a non-active manner. For this purpose, the probe is placed on the patient's skin and is heated to a stable temperature, which is usually determined between 43-45 ° C.

Sonda je tvořena jednak systémem vlastních měřicích elektrod, jednak vyhřívanou částí, která obsahuje vytápěcí prvek a čidlo teploty. Teplota vyhřívané části je udržována na konstantní hodnotě pomocí elektrické zpětnovazební regulační smyčky. Vytápěcí prvek bývá realizován jako odporový, nebo polovodičovým přechodem. Čidlo teploty bývá realizováno odporovým, teplotně závislým prvkem /tj. drátovým odporem nebo termistorem/ nebo polovodičovým přechodem, zpravidla v můstkovém zapojení. Funkce vytápěcího prvku teplotního čidla může být v některých zapojeních do jednoho elementu.The probe consists of a system of measuring electrodes and a heated part, which contains a heating element and a temperature sensor. The temperature of the heated part is kept constant by means of an electrical feedback control loop. The heating element is realized as a resistance or semiconductor transition. Temperature sensor is realized by resistive, temperature-dependent element / ie. wire resistor or thermistor / or semiconductor transition, usually in a bridged connection. The function of the heating element of the temperature sensor may be in some circuits in one element.

Nevýhodou uvedeného uspořádání vyhřívané části sondy je skutečnost, že v případě poruchy vytápěcího prvku, regulační smyčky nebo čidla může dojít k značnému nárůstu teploty vyhřívané části sondy a tím k popálení pokožky pacienta. Situace je obzvláště nebezpečná při použití sond u nemluvňat v inkubátorech.A disadvantage of said arrangement of the heated portion of the probe is that in the event of a failure of the heating element, the control loop or the sensor, the temperature of the heated portion of the probe may rise significantly and thereby burn the patient's skin. The situation is particularly dangerous when using babies in incubators.

'i ,'i,

Tyto dosavadní nevýhody odstraňuje obvod proti přehřátí transkutánní sondy, jehož podstatou je, že do napájecí větve vytápěcího prvků je vloženo proudové čidlo, spojené s jedním vstupem komparátoru, jehož druhý vstup je spojen se zdrojem nastavitelného referenčního napětí a výstup s řídícím vstupem omezovaoího prvku, zapojeného do napájecí větve vytápěcího prvku.These previous drawbacks are eliminated by a circuit against overheating of the transcutaneous probe, which is based on the fact that a current sensor connected to one comparator input is connected to the supply branch of the heating elements, the other input is connected to an adjustable reference voltage source. into the supply branch of the heating element.

Hlavní předností vynálezu, je, že zabraňuje nárůstu napájecího proudu elementu transkutánní sondy nad předem stanovenou limitní hodnotu a tím enormnímu nárůstu teploty sondy, u níž došlo k poruše.The main advantage of the invention is that it prevents the transient cutaneous element supply current from rising beyond the predetermined limit value and thus the enormous failure temperature of the probe.

Vynález blíže objasní přiložený výkres, kde je uvedeno blokové schéma zapojení.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated in greater detail in the accompanying drawing, in which a block diagram is shown.

Zapojení sestává z vyhřívacího prvku 2 transkutánní sondy spojeného s napájecím zdrojem 10 přes proudové čidlo, regulační prvek 5 a omezovači prvek vázaného přes vyhřívanou část £ sondy s teplotním čidlem 3, spojeným přes regulační zesilovač £ s regulačním prvkem 5. Omezovači prvek 9 je spojen s výstupem komparátoru 7_, jehož jeden vstup je spojen s jedním pólem proudového čidla £ a druhý vstup s nastavitelným zdrojem referenčního napětí £, jehož druhý pól je spojen s opačným pólem proudového čidla 6. Indikační obvod 12 poruchy je spojen přes obvod logického součtu 11 s výstupem komparátoru T_ a s výstupem regulačního zesilovače 4.The circuit consists of a transcutaneous probe heater element 2 coupled to the power supply 10 via a current sensor, a control element 5, and a limiting element coupled via a heated portion 6 of the probe to a temperature sensor 3 coupled via a control amplifier 5 to a control element 5. the output of a comparator 7, one input of which is connected to one pole of the current sensor 6 and the other input to an adjustable reference voltage source 6, the other of which is connected to the opposite pole of the current sensor 6. of comparator T and with output of control amplifier 4.

Zapojení pracuje za provozu takto: Proud z napájecího zdroje postupuje společnou cestou přes omezovači prvek £, regulační prvek 5, proudové čidlo £ a vytápěcí prvek £ transkutánní sondy. Proudové čidlo £ je tvořeno teplotně nezávislým resistorem malé hodnoty, na kterém vzniká při průchodu proudu úbytek napětí. Tento úbytek napětí je porovnáván komparátorem T_ s předem zvolenou hodnotou napětí referenčního zdroje 8. Převýší-li vytápěcí proud z jakékoliv příčiny určitou, předem stanovenou hodnotu, dojde k překlopení komparátoru 2, jehož výstupní napětí ovládá omezovači prvek £ a nedovolí, aby proud překročil stanovenou hodnotu. Hodnota proudu je stanovena tak, aby nemohlo dojít k přehřátí transkutánní sondy nad únosnou mez, avšak zároveň aby byla vytvořena určitá proudová rezerva pro vyrovnávání teplotních odchylek sondy vlivem kolísajícího odběru tepla měřeným objektem za provozu.The circuit works in operation as follows: The current from the power supply proceeds in common through the limiting element 5, the regulating element 5, the current sensor 6 and the heating element 6 of the transcutaneous probe. The current sensor 6 consists of a temperature-independent resistor of a small value, on which a voltage drop occurs as the current passes. This voltage drop is compared by a comparator T with a preset voltage value of the reference source 8. If the heating current for any reason exceeds a predetermined value, the comparator 2 is switched over whose output voltage controls the limiting element 8 and does not allow the current to exceed value. The current value is determined so that the transcutaneous probe cannot overheat above the carrying limit, but at the same time a certain current reserve is created to compensate for the temperature deviations of the probe due to fluctuating heat consumption by the measured object during operation.

Obvod indikace 12 je aktivován logickým součtem napětí z výstupu regulačního zesilovače £ a komparátoru 7, a to při takové polaritě napětí, při které dochází k uzavírání regulačního prvku 2 nebo omezovacího prvku 2· Tím 3^e umožněna sdružená indikace chybových stavů, když bud teplota udávaná teplotním čidlem 3^ je větší než nominální, nebo když obvod ochrany pracuje v režimu omezení proudu. Tento druhý stav nastává rovněž po dobu náběhu teploty po zapnutí, kdy je zvýšená potřeba vytápěcího výkonu, takže indikace je spuštěna po dobu několika minut po zapnutí, než dojde k ustálení teploty transkutánní sondy. Tím je nepřímo indikován stav připravenosti sondy k měření.Circuit indicator 12 is activated by the logical sum of the output voltage of the regulating amplifier £ and the comparator 7, while such polarity of the voltage, at which the closing of the control element 2 and the restricting member 2 · By ³ and allow the associated error states, when either the temperature indicated temperature sensor 3 is greater than nominal, or when the relay circuit operates in current limiting mode. This second condition also occurs during the rise time of the switch-on temperature, when the heating power requirement is increased, so that the indication is triggered for a few minutes after switch-on before the transcutaneous probe temperature has stabilized. This indirectly indicates the readiness of the probe for measurement.

Claims

1. A transcutaneous probe overheating circuit in connection with a control feedback loop consisting of a control amplifier, in series with a control element, characterized in that a current sensor (6) connected to a comparator input is inserted into the supply branch of the heating element (2). (7), the second input of which is connected to an adjustable reference voltage source (8) and the output of a control input of a limiting element (9) connected to the power branch of the heating element (2).

Protective circuit according to claim 1, characterized in that a fault indication circuit (12) is connected to the output of the control amplifier (4) and to the output of the comparator (7) via a logic sum circuit (11).