JP2014503830A

JP2014503830A - デュアルサーミスタを備えた冗長温度センサ

Info

Publication number: JP2014503830A
Application number: JP2013551340A
Authority: JP
Inventors: ゲラ，ポール; レイノルズ，バイロン
Original assignee: ベロメディックス，インク
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2014-02-13
Also published as: EP2668479A2; CA2825412A1; WO2012103356A2; WO2012103356A3; US20140056325A1

Abstract

多くの態様を有する冗長温度測定プローブが記載されている。一実施例では、プローブが、１対の抵抗センサ、１対の出力ワイヤ、及び計３つのワイヤに関する共通接地ワイヤを有する。プローブの第１及び第２の抵抗センサを、コントローラに電気的に接続して温度を測定でき、プローブに障害が発生したことを検出できる。ある実施例では、コントローラを、抵抗の変化を検出するよう構成できる。
【選択図】図１

Description

本出願は、米国特許法で定めるところにより、「Dual Thermistor Redundant Temperature Sensor」と題される２０１１年１月２６日に出願された米国仮出願第６１／４３６，５４０の利益を主張する。

本明細書で言及する総ての公報及び特許出願は、それぞれの個々の公報又は特許出願が具体的且つ個別に参照することにより記載されていたのと同程度に、参照することによりここに記載されている。

本開示は、一般に、温度センサに関する。特に、本開示は、冗長な温度測定を与えるデュアルサーミスタを備えた温度センサに関する。

温度センサは、様々な装置、特に、患者の体内での温度測定が患者の安全に不可欠な医療の分野の装置の安全な動作に重要である。

多くの場合、各センサに２つのワイヤを具え計４本のワイヤを有する２つの独立した抵抗センサが使用される。２つのセンサ／４本のワイヤ構成により、システム／ユーザが、較正シフトの原因となるワイヤ又は接続部内でのワイヤの断線やインピーダンスの変化を検出可能となる。追加のワイヤは、装置のコストを上げサイズを大きくする可能性があり、適用例によっては受け入れられるものではない。

本発明は、回路開放及びインピーダンスの変化を検出する性能を落とすことのない、２つのセンサ／３つのワイヤ器具による方法を提供する。

冗長測温システムが、第１の出力ワイヤに接続された第１のセンサと、第２の出力ワイヤに接続された第２のセンサと、第１及び第２のセンサ双方に接続された共通接地ワイヤとを有するプローブと；第１及び第２の出力ワイヤを介して第１及び第２のセンサから温度情報を受け取るよう構成され、共通接地ワイヤの抵抗の変化を検出するよう構成されたコントローラと；を具える。

ある実施例では、第１及び第２のセンサが、抵抗センサを具える。

一実施例では、第１の抵抗センサが、第１の抵抗値を有し、第２の抵抗センサが、第１の抵抗値とは異なる第２の抵抗値を有する。

ある実施例では、コントローラが、第１のセンサからの温度情報が、障害閾値よりも大きくなって、第２のセンサからの温度情報と異なる場合に、共通接地ワイヤの抵抗の変化を検出する。

ある実施例では、コントローラが、第１のセンサに電気的に接続された第１の信号調節器と、第２のセンサに電気的に接続された第２の信号調節器と、第１及び第２の信号調節器に接続された比較器とを具える。

一実施例では、比較器が、第１のセンサからの温度情報が、障害閾値よりも大きくなって、第２のセンサからの温度情報と異なる場合に、共通接地ワイヤの抵抗の変化を検出する。

さらなる実施例では、温度情報が、第１のセンサによって測定された第１の温度と、第２のセンサによって測定された第２の温度とを具える。

一実施例では、プローブが、厳密に３つのワイヤによってコントローラに接続されている。

測温方法が、第１の出力ワイヤ、第２の出力ワイヤ、及び共通接地ワイヤに接続された第１及び第２のセンサを有する温度プローブで標的位置の温度を測定するステップと；第１及び第２の温度センサからコントローラに温度情報を送信するステップと；第１の温度センサからの温度情報が、障害閾値よりも大きくなって、第２の温度センサからの温度情報と異なる場合に、共通接地ワイヤの抵抗の変化を検出するステップと；を具える。

ある実施例では、測定するステップが、第１及び第２の抵抗センサで標的位置の温度を測定するステップを具える。

別の実施例では、第１の抵抗センサが、第１の抵抗値を有し、第１の抵抗センサが、第１の抵抗値とは異なる第２の抵抗値を有する。

一実施例では、比較器で共通接地ワイヤの抵抗値の変化を検出するステップを具える。

別の実施例では、温度情報が、第１のセンサによって測定された第１の温度と、第２のセンサによって測定された第２の温度とを具える。

ある実施例では、プローブが、厳密に３つのワイヤを具える。

本発明の新規な態様が、特に以下の特許請求の範囲で説明されている。本発明の態様及び効果のより良い理解が、本発明の原理が使用される具体的な実施例を説明する以下の詳細な説明及び添付図面を参照することにより得られるであろう。

図１は、冗長デュアルサーミスタ温度システムの概略図である。図２は、図１の冗長温度センサシステムの１対の抵抗センサに関する温度対抵抗の推移曲線を示す。

本開示は、冗長温度測定を提供しつつ共通接地ワイヤを共有するための、異なる特性を備えた２つの抵抗センサを有する温度センサの実施例を記載する。ここで説明されている３つのワイヤを備えた温度センサを使用して、センサのワイヤ又は温度センサとの接続部のいずれかにおける、障害、ワイヤの断線、又はインピーダンスのドリフトを検出する性能を備えた冗長温度測定を提供し得る。

図１で、それぞれ抵抗素子１０３、１０５を有する抵抗温度センサ又はサーミスタ１０２、１０４を有する温度センサシステム１００を示す。温度センサ１０２、１０４は、共通ワイヤ又は共通接地ワイヤ１０６を共有する。センサ１０２は、出力ワイヤ１０８を有し、センサ１０４は、出力ワイヤ１１０を有する。温度センサ１０２、１０４は、信号調節器１１６、１１８、さらには比較器１２０に接続されたコネクタ１１２、１１４に電気的に接続されている。信号調節器１１６、１１８及び比較器１２０を、ここでは集合的にコントローラと称する。

図１に示すシステム設計は、異なる抵抗特性を有し共通の接地ワイヤを共有する２つの抵抗センサ１０２、１０４を有する。各チャンネル／センサを独立に較正でき、その後で冗長性のために各チャンネルの出力を比較し得る。

本システムは、使用中に発生し得る障害（例えば、回路開放）又はインピーダンスの変化を検出するよう構成される。断線するワイヤ又は接続部に応じて、１方又は双方のチャンネルに信号を有しないときに、回路開放を容易に検出し得る。２つの出力ワイヤのうちのいずれかのインピーダンスの変化は、較正に影響すると考えられ、較正された元の測定値間での測定値の差異として検出される。共通ワイヤでのインピーダンスの変化は、抵抗特性の差異により、各センサチャンネルで異なる量の変化を形成し、検出可能な事象を起こす。

図２は、図１の冗長温度センサシステムの１対の抵抗センサに関する温度対抵抗の推移曲線を示す。抵抗素子１０３、１０５の値を、２つのサーミスタに関する推移曲線が重複領域を有しないように、選択できる。例えば、図２に示す実施例では、２０℃乃至４０℃の温度範囲で、抵抗要素１０３を、３，１００乃至７，５００オームの範囲とすることができ、抵抗要素１０５を、１６，２００乃至３７，３００オームの範囲とすることができる。図示するように、温度と抵抗との間に直線的な推移曲線を与えるよう抵抗素子を選択できる。

使用時に、関心のある領域の総ての温度について、第１のチャンネル（例えば、センサ１０２）によって測定された温度を、第２のチャンネル（例えば、センサ１０４）によって測定された温度と比較でき、それに続いて、第２のチャンネルによる測定値が適切な測定範囲内にあることが検証される。第２のチャンネルによる測定値が適切な範囲内にある場合、その測定値を温度計算に含め得る。その測定値が範囲内（例えば、１℃内）にない場合、温度センサシステムが障害信号を与える。

図１に戻ると、２つの温度センサが、トータルで３つの信号ワイヤ；共通ワイヤ１０６、出力１０８、及び出力１１０を有する。共通ワイヤ１０６がいずれかの出力に対して開放され又は短絡している場合、システムがそれを検出し得る。出力１０８がアース端子に対して開放され又は短絡している場合、システムがそれを検出し得る。出力１１０がアース端子に対して開放され又は短絡している場合、システムがそれを検出し得る。

出力１０８が部分的な抵抗接続を有する場合、測定値を変化させ、システムがそれを検出し得る。同様に、出力１１０が部分的な抵抗接続を有する場合、測定値を変化させ、システムがそれを検出し得る。

共通ワイヤ１０６が部分的な抵抗接続又は抵抗変化を有する場合、双方のチャンネルで同じような抵抗変化を形成する。これは、計４本のワイヤを具えた１対のサーミスタを使用する市販の他の温度プローブで容易に検出できないタイプの障害である。その理由は、抵抗変化により、双方のチャンネルが同じ抵抗サーミスタを有するため、双方のチャンネルで同じ大きさの誤差が発生するためである。

図１に示す冗長温度センサシステムでは、２つのサーミスタ１０２、１０４が、異なる抵抗対温度関係を有するため、接地ワイヤの抵抗変化が各サーミスタについて異なる大きさの誤差をもたらすことにより、接地ワイヤでのこのような障害モードが検出可能となる。このように、図１の実施例では、共通ワイヤでの抵抗の変化が、２つのサーミスタからの調整信号の異なる大きさの変化をもたらすため、信号調節器１１６、１１８及び比較器１２０（または集合的にコントローラと称する）が、共通ワイヤ１０６の抵抗変化を検出するよう構成される。

ある実施例では、第１及び第２のセンサ間での温度測定値の変化が、予め設定された障害閾値よりも大きい場合に、コントローラが、共通の接地ワイヤの抵抗変化を検出するよう構成される。例えば、一実施例では、予め設定された障害閾値を１℃とすることができ、この実施例ではコントローラを、第１及び第２のセンサの温度測定値間の差異が１℃よりも大きい場合に、共通ワイヤの障害状態を検出するように構成し得る。測定された温度間の差異が障害閾値を越える場合、コントローラ（例えば、ある実施例では比較器）は、障害状態が発生したことを表示できる。

以下の実施例は、図１の温度センサシステム１００による障害検出を説明するものである。

実施例１：体温３７℃の患者で、センサ１０２が、１８，２０４．９オームを読み取り、センサ１０４が、３，６０９．２４オームを読み取る。５００オームの抵抗を引き起こす接地障害が発生する。接地障害のため、センサ１０２が、ここでは１８，２０４．９オームを読み取り、約３６．３５℃の読み取り値を与える。センサ１０４は、ここでは４，１０９．２４オームを読み取り、約３３．９℃の読み取り値を与える。２つのセンサの間の差分は、２．４５℃である。差分が例えば１℃よりも大きい場合、システムが障害状態を警告するよう構成される場合に、これは、検出可能な障害をもたらす。

実施例２：体温３０℃の患者で、センサ１０２が、２４，２６８．０オームを読み取り、センサ１０４が、４，８３３．８７オームを読み取る。５００オームの抵抗を引き起こす接地障害が発生する。接地障害のため、センサ１０２が、ここでは２４７６８オーム又は約２９．５℃を読み取る。センサ１０４は、ここでは５，３３３．８７オーム又は約２７．７℃を読み取る。２つのセンサの間の差分は、１．８℃である。差分が例えば１℃よりも大きい場合、システムが障害状態を警告するよう構成される場合に、これは、検出可能な障害をもたらす。

表１は、可能性のある総ての障害モードを図１のシステムで検出し得る方法を説明するものである。

本発明に関するさらなる詳細として、関連技術の当業者のレベルの範囲内で、材質及び製造方法を採用し得る。本発明の方法に基づいた態様に関して、一般に又は論理的に採用される追加的作用の観点から、同じことが当てはまる。また、説明された発明のバリエーションの選択的な態様が、独立して又はここで説明されている１又はそれ以上の態様と組み合わせて、説明且つ主張されていると考えられる。同様に、１つの項目への言及は、複数の同じような項目が存在する可能性を含んでいる。特に、本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、「１つの」、「及び」、「前記」及び「その」という単数形は、文脈が明らかにそれ以外を言及しない限り、複数形を含んでいる。さらに、特許請求の範囲は、選択的な構成要素を排除するよう記載されていることに留意されたい。このことは、特許請求の範囲の構成要素の記載に関連して「単に」、「唯一の」等といった排他的な用語の使用について、又は「否定的な」限定の使用について、先行詞として機能することを意図する。ここでそれ以外を定義しない限り、ここで使用される総ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本発明の範囲は、本明細書によって限定されず、特許請求の範囲の用語の平易な意味によってのみ限定される。

Claims

冗長測温システムであって、
第１の出力ワイヤに接続された第１のセンサと、第２の出力ワイヤに接続された第２のセンサと、前記第１及び第２のセンサ双方に接続された共通接地ワイヤとを有するプローブと；
前記第１及び第２の出力ワイヤを介して前記第１及び第２のセンサから温度情報を受け取るよう構成され、前記共通接地ワイヤの抵抗の変化を検出するよう構成されたコントローラと；
を具えることを特徴とするステント送出システム。
前記第１及び第２のセンサが、抵抗センサを具えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記第１の抵抗センサが、第１の抵抗値を有し、
前記第２の抵抗センサが、前記第１の抵抗値とは異なる第２の抵抗値を有することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
前記コントローラが、前記第１のセンサからの温度情報が、障害閾値よりも大きくなって、前記第２のセンサからの温度情報と異なる場合に、前記共通接地ワイヤの抵抗の変化を検出することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記コントローラが、前記第１のセンサに電気的に接続された第１の信号調節器と、前記第２のセンサに電気的に接続された第２の信号調節器と、前記第１及び第２の信号調節器に接続された比較器とを具えることを特徴とする請求項１に記載の送出システム。
前記比較器が、前記第１のセンサからの温度情報が、障害閾値よりも大きくなって、前記第２のセンサからの温度情報と異なる場合に、前記共通接地ワイヤの抵抗の変化を検出することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記温度情報が、前記第１のセンサによって測定された第１の温度と、前記第２のセンサによって測定された第２の温度とを具えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記プローブが、厳密に３つのワイヤによって前記コントローラに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
測温方法であって、
第１の出力ワイヤ、第２の出力ワイヤ、及び共通接地ワイヤに接続された第１及び第２のセンサを有する温度プローブで標的位置の温度を測定するステップと；
前記第１及び第２の温度センサからコントローラに温度情報を送信するステップと；
前記第１の温度センサからの温度情報が、障害閾値よりも大きくなって、前記第２の温度センサからの温度情報と異なる場合に、前記共通接地ワイヤの抵抗の変化を検出するステップと；
を具えることを特徴とする方法。
前記測定するステップが、第１及び第２の抵抗センサで標的位置の温度を測定するステップを具えることを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記第１の抵抗センサが、第１の抵抗値を有し、
前記第２の抵抗センサが、前記第１の抵抗値とは異なる第２の抵抗値を有することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
さらに、比較器で前記共通接地ワイヤの抵抗値の変化を検出するステップを具えることを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記温度情報が、前記第１のセンサによって測定された第１の温度と、前記第２のセンサによって測定された第２の温度とを具えることを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記プローブが、厳密に３つのワイヤを具えることを特徴とする請求項９に記載の方法。