Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для офтальмотермометрии

 

Предлагаемое изобретение относится к медицине и может быть использовано в офтальмометрии. Устройство содержит контактную головку из материала с высокой теплопроводностью, форма которой повторяет форму глазного яблока пациента, тепловой демпфер в виде металлического цилиндра из материала с высокой теплоемкостью и полупроводниковый преобразователь температуры глаза в электрический сигнал в виде термоэлектрического модуля. А также в устройстве имеется микровольтметр, регистрирующий разность потенциалов на термоэлектрическом модуле и проградуированный в значениях температуры. Изобретение позволяет повысить точность измерения температуры глазного яблока и упростить методику измерения. 2 ил.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в офтальмотермометрии.

Офтальмотермометрия - метод измерения температуры глазного яблока. Температура тканей в значительной степени определяется состоянием регионарного кровообращения. Поэтому при термометрии глаза могут быть получены данные о состоянии кровотока во внутриглазных сосудах. Известен метод измерения температуры глазного яблока (Бунин А.Я. Гемодинамика глаза и методы ее исследования. - М.: Медицина, 1971, с. 99-100), в котором используется полупроводниковый медицинский электротермометр ЭТМ-3Б, снабженный шариковым датчиком, роль которого выполняет термистор. Недостатком данного метода является малая точность измерения температуры (0.2^oС) и сложность методики измерения.

Целью данного изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Предлагаемое устройство содержит полупроводниковый преобразователь температуры глаза в электрический сигнал и устройство его регистрации, при этом преобразователь выполнен в виде термоэлектрического модуля, подключенного к микровольтметру, на первых спаях которого установлена контактная головка из материала с высокой теплопроводностью, выполненные по форме глазного яблока, а на вторых спаях - тепловой демпфер в виде цилиндра из материала с высокой теплоемкостью, шкала микровольтметра проградуирована в значениях температуры.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 1. Устройство состоит из контактной головки 1, выполненной по форме глазного яблока, из инертных высокотеплопроводных материалов, допускающих общепринятые способы ее стериализации, преобразователя температуры глаза в электрический сигнал, состоящего из термоэлектрического модуля 2, опорного теплового демпфера 3 в виде металлического цилиндра, ручки 4. С конца ручки при помощи разъемного соединения 5 выводятся проводные соединения на микровольтметр 6 проградуированный в значениях температуры. Контактная головка 1 устанавливается на первых спаях модуля, а на вторых спаях размещен тепловой демпфер. Для электроизоляции термоэлектрического модуля от контактной головки и теплового демпфера проложены теплопроводящие керамические прокладки 7. Сам модуль выбран из полупроводниковых ветвей n и p типа (8 и 9 соответственно), между которыми проложен диэлектрик 10, а коммутация между ветвями осуществляется проводниками 11. Для термоизоляции от окружающей среды модуль по бокам окружен термоизолирующей прокладкой 12.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

После предварительной анестезии передней поверхности глазного яблока закапыванием 0,5-1,0% раствора дикаина в конъюнктивальную полость, контактная головка 1 вводится в плотный контакт с глазным яблоком пациента. При разности температур между глазным яблоком пациента и температурой окружающей среды согласно эффекту Зеебека на противоположных спаях термоэлектрического модуля 2 появляется разность потенциалов, пропорциональная разности температур. Эта разность потенциалов контролируется микровольтметром 6, шкала которого для удобства восприятия проградуирована в значениях температуры по Цельсию. Для удобства хранения и эксплуатации соединение устройства с микровольтметром выполнено разъемным.

Температура окружающей среды контролируется с высокой точностью каким-либо внешним устройством (например, ртутным термометром). Врачу остается только сложить значение температуры окружающей среды со значением, указываемым микровольтметром для получения точной температуры глазного яблока пациента. Выбор термоэлектрического модуля для определения температуры глаза обоснован тем, что точность измерения при этом методе составляет сотые, а то и тысячные доли градуса, что не позволяют обычные терморезисторы.

Для повышения точности определения температуры в случаях, когда разность температур между окружающей средой и глазом пациента невелика, предлагается другой вариант устройства, представленный на фиг. 2. Отличие данного устройства заключается в том, что следом за термомодулем 2 включен такой же термомодуль 13, назначение которого состоит в термостабилизации температуры теплового демпфера 3. Для отвода тепла от вторых спаев термомодуля 13 используется воздушный радиатор 14. Для регулировки температуры теплового демпфера 3 используется блок автоматики 15, на вход которого подается сигнал с датчика 16, а выход связан с цепями питания термоэлектрического модуля 13.

С помощью данного устройства можно изменить условия и методику проведения эксперимента. Вместо измерения температуры глаза, т.е. состояния сосудов кровообращения глазного яблока в данный момент времени, можно контролировать теплопроводность роговицы глаза пациента. Для этого необходимо вывести глаз пациента из состояния теплового равновесия и проследить за процессом возврата температуры глазного яблока к исходному значению. Подвод тепла или охлаждение глазного яблока осуществляется при помощи полупроводникового термоэлектрического модуля 2, который позволяет с высокой степенью точности регулировать как температуру, так и количество тепла. Далее этот же термоэлектрический модуль с высокой точностью контролирует температуру глазного яблока пациента, причем контролируется динамика процесса изменения температуры глаза от заданной в начальный момент времени до своего нормального значения. Подключив микровольтметр 6 к ЭВМ, получим кривую изменения температуры, по характеристикам которой определяем тепловые параметры передней поверхности глазного яблока. Использование ЭВМ позволяет создать базу данных, позволяющую осуществить мониторинг функционирования глаза и статистическую обработку данных для диагностирования вероятности возникновения конкретного заболевания.

Формула изобретения

Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для офтальмотермометрии, включающее полупроводниковый преобразователь температуры глаза в электрический сигнал и устройство его регистрации, отличающееся тем, что преобразователь выполнен в виде термоэлектрического модуля подключенного к микровольтметру, на первых спаях которого установлена контактная головка из материала с высокой теплопроводностью, выполненная по форме глазного яблока, а на вторых спаях - тепловой демпфер в виде цилиндра из материала с высокой теплоемкостью, шкала микровольтметра проградуирована в значениях температуры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2