UA136105U - Термоелектричний браслет - Google Patents

Abstract

Термоелектричний браслет має термоелектричний мікромодуль, електричні виводи для підключення споживача отриманої електричної енергії та кріплення до тіла людини. Браслет має сукупність послідовно з'єднаних багатоелементних термопарних термоелектричних мікромодулів, гнучко з'єднаних між собою у вигляді наручного браслету.

Description

Корисна модель належить до термоелектричних пристроїв і знайде застосування у медичній практиці. Термоелектричний браслет призначений для живлення малопотужної електронної медичної апаратури: пульсометри, крокоміри, оксиметри, вимірювачі артеріального тиску (тонометри), електрокардіографи, слухові апарати, наручні годинники, електроенцефалографи тощо.

Відомі мініатюрні та переносні медичні пристрої діагностичного та лікувального призначення (1-5). Винятково важливими є розробки мініатюрних і носимих на руці приладів для безперервного живлення малопотужної електронної медичної апаратури І3-5|.

З відомих аналогів найбільш близьким по технічній суті є електронний пульсометр з термоєелектричним джерелом живлення, який виконаний у вигляді наручного годинника |б6|. У корпусі такого приладу вмонтований термоелектричний модуль Пельтьє, одна сторона якого через теплопровідний корпус контактує з тілом людини, а інша - з оточуючим середовищем, внаслідок чого виникає різниця температур між гранями термоелектричного модуля Пельтьє і відбувається генерація електричної напруги, що забезпечує електричне живлення приладу.

Недоліком такого приладу є недостатня генерація електрики для живлення малопотужної електронної медичної апаратури та низька надійність, оскільки у термоелектричному модулі

Пельтьє з'єднання кристалів послідовне і пошкодження хоча б одного кристалу виводить з ладу увесь прилад.

Тому задачею запропонованої корисної моделі є створення конструкції термоелектричного браслету, що за своїми енергетичними характеристиками матиме вищу генеровану електричну напругу і потужність, а також підвищену надійність приладу.

Поставлена задача вирішується тим, що термоелектричний браслет, що містить термоелектричний мікромодуль, електричні виводи для підключення споживача отриманої електричної енергії та кріплення до тіла людини, відповідно до корисної моделі, містить сукупність послідовно з'єднаних багатоелементних термопарних термоелектричних мікромодулів, гнучко з'єднаних між собою у вигляді наручного браслету.

При цьому електричні виводи для підключення споживача отриманої електричної енергії виконані у вигляді гачкоподібних застібок, що утворюють замок браслету;

Причому вітки багатоелементних термопарних термоелектричних мікромодулів з метою підвищення надійності з'єднані між собою послідовно-паралельно.

Відповідність критерію "новизна" запропонованому пристрою забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки.

У корисній моделі запропоновано принципово нове рішення, яке полягає в тому, що термоелектричний браслет містить сукупність послідовно з'єднаних багатоелементних термопарних термоелектричних мікромодулів, гнучко з'єднаних між собою у вигляді наручного браслету; електричні виводи для підключення споживача отриманої електричної енергії виконані у вигляді гачкоподібних застібок, що утворюють замок о браслету; вітки багатоелементних термопарних термоелектричних мікромодулів з метою підвищення надійності з'єднані між собою послідовно-паралельно.

Тому ознаки, які не зустрічаються ні в одному з аналогів - містить сукупність послідовно з'єднаних багатоелементних термопарних термоелектричних мікромодулів, гнучко з'єднаних між собою у вигляді наручного браслету; електричні виводи для підключення споживача отриманої електричної енергії виконані у вигляді гачкоподібних застібок, що утворюють замок браслету; вітки багатоелементних термопарних термоелектричних мікромодулів з метою підвищення надійності з'єднані між собою послідовно-паралельно - забезпечують заявленому приладу необхідний "винахідницький рівень".

Промислове використання запропонованого термоелектричного браслету не вимагає застосувань спеціальних технологій та матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку.

На Фіг. 1 представлено схематичну конструкцію термоелектричного браслету. Прилад складається з сукупності послідовно з'єднаних багатоелементних термопарних термоелектричних мікромодулів 1-7, гнучко з'єднаних між собою у вигляді наручного браслету та електричних виводів для підключення споживача отриманої електричної енергії, виконаних у вигляді гачкоподібних застібок, що утворюють замок 8 термоелектричного браслету. У свою чергу, термоелектричні мікромодулі (Фіг. 2) складаються з сукупності віток 9 із термоелектричного матеріалу та каркасу (захисної рамки) 10.

Запропонований термоелектричний браслет працює наступним чином. При розміщенні такого медичного пристрою на відповідній ділянці людського організму (наприклад зап'ястя руки) виникає різниця температур між відповідними гранями термоелектричного мікромодуля,

внаслідок чого генерується електрична напруга, яка використовується для живлення малопотужної електронної медичної апаратури.

Для перевірки енергетичних характеристик запропонованого приладу було виготовлено термоелектричний браслет 11 (фіг. 3) та проведено його експериментальні дослідження. Для більш щільного прилягання термоелектричного браслету 11 до зап'ястя руки та досягнення хорошого теплового контакту гарячої сторони термоелектричних мікромодулів до шкіри необхідно використовувати термоелектричні мікромодулі розміром 13х26.5 мм. Зовнішній вигляд конструкції термоелектричного мікромодуля наведено на Фіг. 4, де 12 - багатоелементний термопарний термоелектричний мікромодуль, 13 - захисна рамка з пластика із низькою теплопровідністю та 14 - кераміка. Термоелектричний мікромодуль зібраний з термоелектричних віток з поперечним перерізом 0.22х0.22 мм: і висотою 3.5 мм. Кількість віток у термоелектричному мікромодулі становить 3200 шт. Габаритні розміри термоелектричного мікромодуля складають 9.2х19.5х3.6 мм3. Опір термоелектричного мікромодуля при температурі ж 27"С становить 2.45 кОм ж 5595. Загальний опір змінному струму термоелектричного браслету становить 29,01 кОм. В якості електроїзолюючого теплопереходу використана керамічна пластина товщиною 0.25 мм. Матеріалом пластини є кераміка білого кольору Кибаїй 7085 з теплопровідністю 24 Вт.-м""-К7". Водопоглинання кераміки становить 0 95.

Кераміка не являється алергеном для людини. Габаритні розміри термоелектричного мікромодуля з керамічними теплопереходами складають 27х13х4.2 мм.

Виготовлений термоелектричний браслет сформований з 12 термоелектричних мікромодулів. Для забезпечення щільного прилягання до зап'ястя руки термоелектричні мікромодулі з'єднуються за допомогою 2-х ниток з високоміцної гуми діаметром 1.5 мм. Вказані нитки пропускаються через отвори в захисній рамці. Для того щоб електричні виводи термоелектричних мікромодулів не пошкоджувались, на гумових нитках між сусідніми термоєлектричними мікромодулями вставлені проміжні дерев'яні намистинки товщиною 2.8 мм.

Електрична напруга з термоелектричного браслету виводиться на виводи довжиною (разом з лудженою частиною) 15 мм. Кембриком червоного кольору позначений плюсовий вивід, чорного кольору - мінусовий. Для встановлення термоелектричного браслету на зап'ястя його необхідно розтягнути і пропустити через нього долоню. Термоелектричний браслет повинен щільно

Зо облягати зап'ястя, тобто всі 12 шт. термоелектричних мікромодулів повинні прилягати до поверхні шкіри зап'ястя. Якщо кисть руки тонка, то браслет слід встановити вище на передпліччя. Зовнішній вигляд термоелектричного браслету наведено на фіг. 3.

Експериментальні випробування термоелектричного браслета були проведені при температурі оточуючого середовища т20 "С, атмосферному тиску 736 мм рт. ст. та вологості повітря 7495. Випробування проводилися у спеціалізованій лабораторії, захищеній від переміщення потоків повітря. Термоелектричний браслет був одягнений на зап'ястя лівої руки молодого чоловіка. Випробування проводилися у 2-х положеннях передпліччя: вертикальному і горизонтальному. Вертикальне положення - коли лікоть спирався на поверхню столу, горизонтальне - коли передпліччя перебувало над поверхнею столу. При цьому відстань між поверхнею столу і нижньою частиною браслету становила близько З см. Під час проведення випробувань рука була нерухомою. Вихід на стаціонарні значення ЕРС термоелектричного браслета досягався через З хвилини з моменту його одягання на зап'ястя.

Інша частина експериментальних випробувань проводилася у випадку, коли браслет знаходиться на зап'ясті опущеної руки. Проводилися дослідження впливу на величину максимальної вихідної потужності екранування зовнішньої площі термоелектричного браслету тканиною одягу, а також вплив руху руки при ходьбі та бігу. Результати випробувань, проведених при температурі оточуючого середовища -0 С, наведені в таблиці 2. З результатів випробувань видно, що екранування браслета одним шаром бавовняної тканини знижує його вихідну потужність на 13.2 96. Екранування двома шарами бавовняної тканини знижує його максимальну вихідну потужність на 50 95. Зазначені результати відповідають випадку, коли рука нерухома. Для рухів руки, характерних для ходьби і бігу, вихідна потужність різко збільшується (таблиці 1, 2).

Таблиця 1

Результати експериментальних випробувань термоелектричного браслету

Умови випробувань

Рука опущена вниз, браслет на зап'ясті нічим не екранується

Рука опущена вниз, браслет прикритий одношаровою тканиною рукава: - рука без руху 2.30 106 - рука повільно рухається вперед/назад (як при ходьбі) 2.90 168 - рука прискорено рухається вперед/назад (як при біг 3.90 304

Рука опущена вниз, браслет прикритий двошаровою тканиною рукава (манжет): 2.00 80 - рука без руху 2.40 115 - рука повільно рухається вперед/назад (як при ходьбі) 3.30 218 - рука прискорено рухається вперед/назад (як при бігу) І

Таблиця 2

Результати експериментальних випробувань термоелектричного браслету

Ме | 77777771 Параметр | Експериментальнідані 4 Робоча температура гарячої сторони термоелектричного здвес мікромодуля "

Генерована електрична напруга 2.5-2.15 М

Генерована електрична потужність 0.08-0.15 ту

Джерела інформації: 1. Анатьічук Л.И. Термозлементь! и термозлектрические устройства: Справочник. - Киев:

Наукова думка, 1979. - 768 с. 2. Струтинская Л.Т. Термозлектрические микрогенераторь. Современное состояние и перспективьі использования //Технология и конструированиє в злектронной аппаратуре. - 2008. - Мо 4. - Сб. 5-13.

З. М. Її еопом апа А.9У.М. МиШег5. М/еагабів еіІестопісв зей-ромжегед Бу изіпд питап роду Неаї:

Те віаїє ої Ше ай апа Ше регвресіїме //Чоцттаі ої Непежаріє апа 5ивіаіпабіє Епегду, 1,062701(2009). 4. М. Гоз5ес, В. Микоп, Н. Веп Аптеа апа С Соирії. Тпептоеїесігіс депегасог ріасей оп (Ше

Ппитап роду: зубіет тоавеїїпд апа епегду сопмегзіоп ітргометепів //Ешиг. Рпуз. У. Аррі. Рнув., 52, 11103(2010). 5. У. Мапа, у. Ми. ЕмаЇІнайоп ої Ше ромег-депегаїйоп сарасіїу ої шеагаріє Шегтоеїесігс рожег депегайог //Егопі. Епегду Роуег Епа. Спіпа, 4 (3), р. 346-357 (2010). 6. Пат. 90767 Україна, МПК НОТІ 35/00. Електронний пульсометр з термоелектричним джерелом живлення /Анатичук Л.І. Кобилянський Р.Р.; Інститут термоелектрики. - Мо и201315451; заявл. 30.12.13; опубл. 10.06.14, Бюл. Мо 11.

Claims (3)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Термоелектричний браслет, що містить термоелектричний мікромодуль, електричні виводи для підключення споживача отриманої електричної енергії та кріплення до тіла людини, який відрізняється тим, що містить сукупність послідовно з'єднаних багатоелементних термопарних термоелектричних мікромодулів, гнучко з'єднаних між собою у вигляді наручного браслету.

2. Термоелектричний браслет за п. 1, який відрізняється тим, що електричні виводи для підключення споживача отриманої електричної енергії виконані у вигляді гачкоподібних застібок, Зо що утворюють замок браслету.

3. Термоелектричний браслет за п. 1, який відрізняється тим, що вітки багатоелементних термопарних термоелектричних мікромодулів з метою підвищення надійності з'єднані між собою послідовно-паралельно.