ES2275512T3 - Sistema de bucle cerrado y metodo para calentar una sonda. - Google Patents
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Abstract
Sistema de calentamiento de bucle cerrado para calentar una sonda (10), que comprende un sensor (32) montado en la sonda, estando el sensor configurado para detectar la temperatura de la sonda y proporcionar una señal de temperatura variable en el tiempo en respuesta a la temperatura de la sonda, un calentador (30) montado en la sonda y que responde a señales de control del calentador para proporcionar calor a la sonda, y una fuente (56) de energía que tiene un voltaje, caracterizado por: un procesador (46) conectado a la fuente (56) de energía, al sensor (32) y al calentador (30) para proporcionar un sistema de bucle cerrado al calentar la sonda, proporcionando el procesador un nivel de energía de accionamiento desde la fuente de energía hacia el calentador para hacer que el calentador caliente la sonda, aplicando el procesador una desviación del nivel de accionamiento al nivel de accionamiento al calentador, siendo la desviación del nivel de accionamiento un valor distinto de cero que esuna función de la temperatura ambiente para lograr más rápidamente el calentamiento de la sonda hasta una temperatura objetivo de un modo controlado y estable.
Description
Sistema de bucle cerrado y método para calentar
una sonda.
La presente invención se refiere generalmente a
mejoras en termómetros y, más particularmente, a termómetros
electrónicos para obtener más rápidamente mediciones de temperatura
precisas.
Es una práctica común en el campo médico
determinar la temperatura corporal de un paciente mediante un
dispositivo sensible a la temperatura que no solo mide la
temperatura sino que también visualiza la temperatura. Tales
mediciones de temperatura se toman de manera rutinaria en hospitales
y en consultas médicas. Un dispositivo de este tipo es un
termómetro de cubeta de vidrio que incorpora una columna de mercurio
que responde al calor que se expande y contrae adyacente a una
escala de temperatura calibrada. Normalmente, el termómetro de
vidrio se inserta en el paciente, se deja insertado un intervalo de
tiempo suficiente para permitir que la temperatura del termómetro
se estabilice a la temperatura del cuerpo del paciente, y a
continuación se saca para leerse por un personal médico. Este
intervalo de tiempo es normalmente del orden de 3 a 8 minutos.
Un termómetro electrónico puede tardar uno o
varios minutos en su modo predictivo y cinco o más minutos en su
modo de monitorización o de lectura directa. Los termómetros
predictivos electrónicos se han hecho populares porque en su modo
predictivo el tiempo que tardan en tomar la temperatura es mucho
menor que el termómetro de mercurio. Para el personal de enfermería
con mucho trabajo, el tiempo es esencial. Tomar la temperatura en
un minuto es mucho más deseable que tomar la temperatura en cinco
minutos. Puede atenderse a más pacientes con el termómetro más
rápido y el personal de enfermería puede ser más productivo.
Adicionalmente, cuanto más tiempo deba estar una
sonda en la boca de un paciente para realizar una determinación de
temperatura, más probable será que la sonda no se mantenga en la
posición correcta. Esto es cierto particularmente con pacientes
jóvenes que tienden a ser impacientes. Para pacientes en los que no
puede confiarse (debido a su edad o a la dolencia) para que
mantengan adecuadamente el termómetro el periodo necesario de
inserción en el cuerpo, es necesaria la presencia física de
personal médico durante un ciclo de medición relativamente largo.
Tomar la temperatura a un paciente joven en un minuto es enormemente
más deseable que tomar la temperatura en cinco minutos. Por tanto,
el termómetro predictivo electrónico ha supuesto un avance
sustancial en la técnica de la determinación de temperatura.
Además de lo anterior, la reutilización rápida
en otros pacientes es también una meta. Sin embargo, con la
reutilización, debe tomarse la precaución de evitar la posibilidad
de contaminación cruzada entre pacientes. En consecuencia, se han
diseñado cubiertas protectoras para usarse con sondas de
termómetros. La cubierta protectora se diseña para envolver
completamente la parte del termómetro que entra en contacto con el
paciente. Debido a que cubierta de protección puede quitarse
después del uso del termómetro, y debido a que la cubierta
protectora ha protegido el termómetro del contacto con el paciente,
el termómetro puede reutilizarse inmediatamente aplicando
simplemente otra cubierta protectora.
simplemente otra cubierta protectora.
Las cubiertas protectoras de sondas están
disponibles para termómetros electrónicos predictivos desde hace
muchos años, permitiendo la rápida reutilización del termómetro al
usarse de manera apropiada con tales cubiertas. Sin embargo, una
cubierta protectora añade material entre el sensor de temperatura en
la sonda del termómetro y la fuente de calor, es decir, el
paciente. El material adicional entre el paciente y el sensor puede
ralentizar el proceso de determinación de la temperatura del
paciente dado que el calor del paciente debe pasar primero a través
de la cubierta de la sonda antes de llegar al sensor. El beneficio
obtenido al permitir la inmediata reutilización de los termómetros
debido al uso de una cubierta de sonda desechable puede deducirse
por tanto al aumentar el periodo de tiempo que tarda en obtener una
lectura, debido a la propia cubierta de la sonda.
Una característica inherente de los termómetros
electrónicos es que no miden instantáneamente la temperatura del
sitio en el que se aplican. Puede pasar un periodo de tiempo
sustancial antes de que el dispositivo sensible a la temperatura se
estabilice a la temperatura del sitio y la temperatura indicada por
el termómetro sea representativa de la temperatura real del cuerpo
o sitio medido. Este retardo se debe a los diversos componentes del
sistema de medición que impiden el flujo de calor desde la
superficie o sitio del cuerpo hacia el sensor de temperatura.
Algunos de los componentes son la punta del sensor, el tejido del
cuerpo y cualquier cobertura higiénica aplicada a la punta del
sensor para evitar la contaminación entre sujetos de medición.
Un planteamiento para acortar el tiempo
necesario para que un termómetro electrónico tome una lectura
precisa de la temperatura de un paciente es precalentar la punta de
la sonda del termómetro a una temperatura cercana a la temperatura
esperada del paciente. Tales calentadores de punta de sonda se
conocen desde hace muchos años. Sin embargo, el calentador debe
tener suficiente potencia para elevar rápidamente la temperatura de
la cubierta de la sonda junto con la punta de la sonda. La cubierta
de la sonda añade otras consideraciones, tales como que,
dependiendo de los materiales de fabricación, puede tener una gran
capacidad térmica que requiere más potencia por parte del
calentador para aumentar su temperatura. Si no se logra proporcionar
un calentador con suficiente potencia, esto tendrá como resultado
un aumento más lento de la temperatura de la cubierta de la
sonda.
Aplicar suficiente calor a la punta de la sonda
para aumentar su temperatura y la temperatura de la cubierta de la
sonda hasta un nivel próximo a la temperatura del paciente reducirá
el tiempo requerido para la medición dado que hay menos diferencia
entre la temperatura de la punta de la sonda y la del paciente.
Acortar el tiempo para obtener una medición de la temperatura de un
paciente disminuiría el riesgo de que el paciente no sujete la
sonda en la posición correcta durante todo el periodo de medición y
requiere menos tiempo de atención del personal médico. Además, la
precisión con la que se predice la temperatura mejora notablemente
dado que el procesamiento y el análisis de los datos se realizan de
manera más precisa. Este planteamiento también ha contribuido de
manera significativa al avance de la tecnología de medición de
temperatura.
Otra consideración es la cantidad de tiempo
necesario para precalentar la sonda. No es deseable sacar la sonda
de su cavidad sólo para sostenerla durante una cantidad sustancial
de tiempo hasta que se precalienta lo suficiente para tomar la
temperatura del paciente. Mientras que hay una cierta ventaja en que
la sonda de no está en la boca del paciente mientras se
precalienta, sigue requiriendo tiempo del personal médico para
sostener la sonda hasta que se precalienta.
El documento
WO-A-9607877 da a conocer un
termómetro médico plano de predicción que emplea una sonda hueca
que tiene una capacidad térmica baja y que incorpora un calentador
de resistencia que regula la temperatura hasta un valor cercano,
aunque inferior a la temperatura normal del cuerpo después de
aplicar la sonda a un paciente, un procesador toma muestras de
manera repetida de la temperatura de la sonda y estima la
temperatura del paciente a partir de las tomas de muestras
sucesivas.
El documento
DE-A-4127645 da a conocer un
termómetro dispuesto para medir la temperatura de un objeto tomando
muestras sucesivas de la temperatura de un sensor y estimando la
temperatura final basándose en la tendencia del cambio de
temperatura, empleando la lógica difusa.
Aunque los termómetros electrónicos han hecho
avanzar la técnica de la termometría y el precalentamiento de las
puntas de sonda de los termómetros se conoce bien, sería deseable
aumentar la velocidad a la que puede calentarse una punta. Esto
permitiría una determinación más rápida de la temperatura del
paciente. La invención satisface estas y otras necesidades.
Según un aspecto de la presente invención se
proporciona un sistema de calentamiento de bucle cerrado para
calentar una sonda, que comprende un sensor montado en la sonda,
estando el sensor configurado para detectar la temperatura de la
sonda y proporcionar una señal de temperatura variable en el tiempo
en respuesta a la temperatura de la sonda, un calentador montado en
la sonda y que responde a señales de control del calentador para
proporcionar calor a la sonda, y una fuente de energía que tiene un
voltaje, estando conectado el procesador a la fuente de energía, al
sensor y al calentador para proporcionar un sistema de bucle cerrado
al calentar la sonda, proporcionando el procesador un nivel de
energía de accionamiento desde la fuente de energía hacia el
calentador para hacer que el calentador caliente la sonda, aplicando
el procesador una desviación del nivel de accionamiento al nivel de
accionamiento al calentador, siendo la desviación del nivel de
accionamiento un valor distinto de cero que es una función de la
temperatura ambiente para lograr más rápidamente el calentamiento
de la sonda hasta una temperatura objetivo de un modo controlado y
estable.
Preferiblemente, la desviación del nivel de
accionamiento es una función de la temperatura ambiente y del
voltaje de la fuente de energía.
Ventajosamente, el procesador detecta la
temperatura de la sonda y, si la temperatura de la sonda está por
debajo de un primer umbral, el procesador está configurado para
aplicar un mayor nivel de energía de accionamiento al calentador
para hacer que la sonda se caliente más rápido, y al llegar al
primer umbral, el procesador reduce el nivel de energía de
accionamiento al calentador de manera proporcional, dependiendo el
primer umbral de la desviación del nivel de accionamiento.
De manera conveniente, el procesador está
configurado además para restringir el nivel de accionamiento
aplicado al calentador a un valor máximo basándose en la fuente de
energía.
Preferiblemente, el procesador está configurado
además para aplicar la desviación del nivel de accionamiento
distinta de cero aplicada al nivel de accionamiento para mantener la
sonda a la temperatura objetivo, evaluando el procesador la
desviación distinta de cero como una función del error entre la
temperatura real y la temperatura objetivo.
Ventajosamente, al llegar la temperatura de la
sonda al primer umbral, el procesador está configurado para reducir
el nivel de energía de accionamiento al calentador de una manera no
continua.
De manera conveniente, al llegar la temperatura
de la sonda al primer umbral, el procesador está configurado para
reducir el nivel de energía de accionamiento al calentador en etapas
de nivel de accionamiento en disminución.
En un aspecto adicional de la presente invención
se proporciona un método de calentamiento de una sonda de una
manera en bucle cerrado, que comprende las etapas de detectar la
temperatura de la sonda y proporcionar una señal de temperatura
variable en el tiempo en respuesta a la temperatura de la sonda,
aplicar un nivel de energía de accionamiento desde una fuente de
energía a un calentador en la sonda para calentar la sonda en
respuesta a la señal de temperatura variable en el tiempo de una
manera de bucle cerrado, presentando la fuente de energía un
voltaje; y aplicar una desviación del nivel de accionamiento al
nivel de accionamiento al calentador, siendo la desviación un valor
distinto de cero que es una función de la temperatura ambiente para
lograr más rápidamente el calentamiento de la sonda hasta una
temperatura objetivo de un modo controlado y estable.
Preferiblemente, el nivel de accionamiento
aplicado al calentador se limita a un valor máximo basándose en el
voltaje de la fuente de energía.
Ventajosamente, la desviación del nivel de
accionamiento distinta de cero se aplica al nivel de accionamiento
para mantener la sonda a la temperatura objetivo; y evaluar la
desviación distinta de cero como una función del error entre la
temperatura real y la temperatura objetivo y como una función del
voltaje de la fuente de energía.
Preferiblemente, detectar la temperatura de la
sonda y, si la temperatura de la sonda está por debajo de un primer
umbral, aplicar un mayor nivel de energía de accionamiento al
calentador para hacer que la sonda se caliente más rápido, y al
alcanzar el primer umbral, reducir el nivel de energía de
accionamiento al calentador de una manera proporcional, dependiendo
el primer umbral de la desviación del nivel de accionamiento.
Ventajosamente, al llegar la temperatura de la
sonda al primer umbral, reducir el nivel de energía de accionamiento
al calentador de una manera no continua.
De manera conveniente, al llegar la temperatura
de la sonda al primer umbral, reducir el nivel de energía de
accionamiento al calentador en etapas de nivel de accionamiento en
disminución.
Preferiblemente, la sonda es de un termómetro
médico.
Estas y otras características y ventajas de la
presente invención serán aparentes a partir de la siguiente
descripción más detallada, tomada junto con los dibujos acompañantes
que ilustran, a modo de ejemplo, los principios de la
invención.
La figura 1 es una vista en perspectiva que
muestra un conjunto de una sonda de termómetro electrónico y una
cubierta de sonda que incorpora una punta de sonda que tiene un
detector de temperatura y un calentador de punta de sonda en su
interior, según los aspectos de la presente invención.
La figura 2 es una vista sobre el extremo de la
punta distal de la sonda de termómetro mostrada en la figura 1 sin
la cubierta de sonda instalada.
La figura 3 es un una vista lateral en corte
transversal de la punta distal de la sonda de termómetro mostrada
en las figuras 1 y 2 tomada en las líneas 3-3 de la
figura 2 y según los aspectos de la presente invención, mostrando
los componentes internos de la punta de sonda incluyendo el sensor
de temperatura, el calentador de punta de sonda y conexiones
eléctricas.
La figura 4 es una vista en corte transversal de
la sonda y la cubierta de sonda de la figura 1 mostrando la
cubierta de sonda montada en la sonda y el sensor de temperatura y
el calentador de punta de sonda.
La figura 5 es una vista de un diagrama de
bloques de un sistema de medición de temperatura que incorpora un
procesador que forma parte del sistema que controla la temperatura
de la sonda según los aspectos de la invención.
La figura 6 es un gráfico que muestra el nivel
de accionamiento aplicado al calentador de punta de sonda, y
la figura 7 es un diagrama de flujo o de datos
que muestra el control del nivel de accionamiento al calentador de
la punta de sonda mostrado en la figura 3.
En la siguiente descripción, los números de
referencia iguales se usarán para referirse a elementos iguales o
correspondientes en las diferentes figuras de los dibujos.
En referencia ahora a los dibujos, y en
particular a la figura 1, se muestra un conjunto de una sonda 10 de
termómetro y una cubierta 12 de sonda según los aspectos de la
presente invención, que comprende una varilla 14 de sonda de
termómetro alargada montada sobre un alojamiento 16 de sonda y un
cable 18 eléctrico que se extiende desde un elemento de detección
de temperatura dispuesto en la punta distal de la varilla (no
mostrado) a través de la varilla y el alojamiento hacia la parte 19
de procesamiento de datos del termómetro (mostrada en forma de
diagrama de bloques por resultar más conveniente) para medir y
visualizar 21 la temperatura detectada por un elemento de detección
de temperatura situado en la sonda 10. La varilla 14 incluye un
extremo 20 proximal montado en el alojamiento 16 y un extremo 22
distal con la punta 24 de sonda montada en el mismo. La cubierta 12
de sonda alargada está conformada y dimensionada para ajustarse
sobre la varilla 14 de sonda e incluye un extremo 26 abierto para
recibir la varilla de sonda en la cubierta de sonda y una punta 28
distal para ajustarse adecuadamente y de forma fija sobre la punta
24 de sonda.
En referencia ahora a la vista sobre el extremo
de la figura 2, se muestra la punta 24 distal. En líneas
discontinuas, un calentador 30 de punta de sonda y un sensor 32 de
punta de sonda se montan en la punta de sonda. El sensor 32 de
punta de sonda no está en contacto físico con el calentador 30 de
punta de sonda y, en esta realización, están separados
diametralmente, aunque es posible otras disposiciones.
En referencia ahora a la figura 3 que es una
vista en corte transversal tomada a lo largo de las líneas
3-3 de la figura 2, el calentador 30 y el sensor 32
se muestran al igual que sus respectivos conductores 34 y 36
eléctricos. Estos conductores realizan conexiones 38 con conductores
40 del cuerpo principal en el extremo 22 distal de la sonda. En
esta realización, el sensor 32 se monta principalmente en el extremo
34 distal de la sonda 10, mientras que el calentador 30 se monta
principalmente en la pared 42 del extremo distal. Esta
configuración permite suficiente espacio para ambos dispositivos en
el extremo distal sin que se toquen mutuamente. Son posibles otras
disposiciones.
En referencia ahora a la figura 4, se presenta
la misma vista que en la figura 3 con el elemento adicional de una
cubierta 12 de sonda instalada. Tal como se muestra, las posiciones
del calentador 30 y del detector 32 están en ubicaciones sobre la
pared de la punta 22 distal que está en contacto con la cubierta 12
de sonda. Tal como se ha mencionado anteriormente, la cubierta 12
de sonda se situará entre el paciente y el sensor 32 de temperatura
y, por lo tanto, necesitará precalentarse por el calentador 30.
En referencia a la figura 5, el diagrama de
bloques muestra de manera general los principales componentes
informáticos de un termómetro 42 electrónico. El sensor 32 de
temperatura proporciona señales de temperatura en respuesta a la
temperatura detectada durante la medición. En el caso de que se use
un termistor como el detector 32 de temperatura, estas señales son
corrientes o voltajes analógicos representativos de la resistencia
del termistor y, por tanto, representativos de la temperatura
detectada. Se convierten a la forma digital para el procesamiento
posterior por un convertidor 44 analógico-digital.
El convertidor 44 analógico-digital está conectado
a un procesador 46 que recibe las señales de temperatura digitales y
las procesa para determinar la temperatura del sujeto que se está
midiendo.
Un temporizador 48 proporciona señales de tiempo
al procesador 46 que se usan durante el procesamiento de las
señales de temperatura, y una memoria 50 almacena los datos de las
señales de temperatura y de tiempo para que los datos de las
señales puedan analizarse posteriormente. La memoria 50 también
almacena constantes derivadas empíricamente que se usan por el
procesador 46 para controlar el calentador 30 y calcular la
temperatura. Una vez procesadas las señales, el procesador 46
proporciona una señal al visualizador 52 para visualizar la
temperatura. La activación de un interruptor 54 permite las
funciones de medición de temperatura del termómetro 42. Este
interruptor se sitúa preferiblemente en la cavidad 17 de
almacenamiento de la sonda de modo que al sacarse la sonda permite
la medición. Una fuente 56 de energía, tal como una batería, está
conectada al procesador. El procesador controla la aplicación de
energía al calentador 30, o el nivel de accionamiento del
calentador, tal como se comenta a continuación.
En referencia ahora a la figura 6, se presenta
un gráfico del nivel 60 de accionamiento del calentador. El gráfico
tiene los ejes de nivel de accionamiento y temperatura de la sonda.
En esta realización, a 94 grados F, el nivel de accionamiento se
reduce a cero, lo que significa que no se aplica energía al
calentador cuando alcanza esta temperatura. El nivel de
accionamiento a temperaturas inferiores se establece en 0,4 en esta
realización y se reduce a medida que alcanza una temperatura
particular tal como se comentará a continuación.
Según los aspectos de la invención, la cantidad
de energía aplicada al elemento de calentamiento es una función de
la diferencia entre una temperatura "objetivo" predefinida (94
grados F) y la temperatura de la punta. Aunque el diseño básico del
bucle de control de retroalimentación es el de un sistema
"proporcional, integral, derivativo" (PID), se han incorporado
nuevos planteamientos para modificar este diseño.
En un sistema de control PID del calentador, la
componente "P" calcula un nivel de accionamiento proporcional
al error de temperatura (objetivo-real). Si la
temperatura de la punta está próxima al objetivo (error pequeño),
la componente "P" será pequeña. Si la temperatura de la punta
está muy lejos (error grande), la componente "P" del nivel de
accionamiento será grande. Si la punta está a la temperatura
objetivo, el error será cero, y la componente "P" del nivel de
accionamiento será cero. Sin embargo, en condiciones normales, debe
mantenerse un nivel de accionamiento distinto de cero para mantener
la punta a o cerca de la temperatura objetivo. Por lo tanto, debe
añadirse una desviación a la componente "P" para intentar
mantener un error cero en las condiciones existentes (por ejemplo
en una estancia fría, se necesitará una desviación mayor). Dado que
las condiciones varían (por ejemplo, la temperatura de la estancia,
la variabilidad de los componentes instrumentales, etc.), resulta
necesario a menudo realizar pequeños ajustes a la desviación para
mantener el error cero. Si los ajustes de la desviación son
proporcionales al error, entonces la desviación, que es la suma de
los ajustes, será esencialmente proporcional a la "integral"
del error. Es la parte "I" del PID.
La componente "D" es proporcional a la tasa
de cambio de la temperatura de la punta. Su finalidad es mejorar la
estabilidad ajustando el nivel de accionamiento si la temperatura de
la punta aumenta o disminuye rápidamente. En ciertas
configuraciones del sistema, la componente "D" minimizará el
sobreimpulso.
Volviendo al examen de las componentes "P"
e "I", la componente "P" es responsable de accionar
rápidamente la temperatura de la punta hasta la temperatura
objetivo cuando son sustancialmente diferentes. La componente
"I" es responsable de realizar pequeños ajustes para mantener
la punta a o cerca de la temperatura objetivo durante condiciones
con variaciones lentas. La componente "I" podría considerarse
la parte "adaptativa" del algoritmo que compensa los cambios
de temperatura de la estancia, el voltaje de la batería, las
tolerancias de componentes, etc.
En un termómetro para pacientes, la meta es
calentar la punta de sonda lo más rápido posible. En la mayoría de
los casos, se establecerá el contacto con el tejido antes de que la
punta alcance la temperatura objetivo. Cuanto más rápido pueda
calentar la sonda, antes se podrá calcular una temperatura
predicha.
Para calentar la punta rápidamente, de una
manera controlada, sin un sobreimpulso grave, es necesario
establecer inmediatamente la desviación del accionamiento en o
cerca de su valor correcto. No hay tiempo suficiente para que la
lenta componente "I" adaptativa la dirija hasta su valor
correcto. Según la invención, la propia desviación de accionamiento
se determinó empíricamente como una función de la temperatura
ambiente y el voltaje de la batería. Así, la desviación inicial se
estableció según esta función derivada y no meramente se inicializó
a cero, como con un controlador PID típico. Además, mientras la
punta de la sonda está calentándose, pero todavía está lejos de la
temperatura objetivo, la parte "I" del algoritmo se inhibe del
ajuste de la desviación de accionamiento. La desviación del
accionamiento se ha establecido ya en su valor óptimo y no debería
alterarse hasta que la temperatura de la punta esté cerca de la
temperatura objetivo. Por tanto, el ajuste de la desviación por la
parte "I" del algoritmo PID se limita a aquellos momentos en
los que el error se encuentra en un intervalo predeterminado. Esto
impide que el algoritmo manipule la desviación durante el tiempo en
el que el error es grande y la parte "P" del algoritmo está
dirigiendo rápidamente la temperatura de la punta hacia la
temperatura objetivo. Una vez que la temperatura de la punta está
cerca del objetivo, y no se ha logrado el contacto con el tejido,
la parte "I" del algoritmo puede realizar pequeños ajustes de
la desviación para adaptarla al entorno actual.
Existen retardos importantes entre el cambio del
nivel de accionamiento del calentador y detectar un efecto en el
sensor de temperatura. Las ganancias de bucle para cualquiera de las
componentes "P" o "I" deben mantenerse pequeñas para
garantizar la estabilidad del bucle. Puesto que la meta es calentar
rápidamente la punta de sonda, las técnicas PID estándares son
insuficientes. Tal como se ha descrito anteriormente, la desviación
de accionamiento se ha inicializado en un valor calculado
previamente, y la componente "I" adaptativa se ha
deshabilitado temporalmente. Además, la componente "P" requiere
una nueva personalización para lograr un calentamiento rápido al
tiempo que preserva la estabilidad del bucle. Para mantener la
estabilidad, la ganancia de bucle asociada con la componente
"P" debe limitarse de forma severa. Sin embargo, para errores
fuera de un intervalo predeterminado, la ganancia de bucle aumenta
increíblemente. La ganancia aumentada permite que el accionamiento
del calentador sea superior para un error grande y, por tanto, que
caliente la punta más rápidamente. Una vez que la punta se aproxima
a la temperatura objetivo, el error entra en la "zona 62 de
control" en la que la ganancia se reduce para garantizar la
estabilidad del bucle. La cantidad de ganancia se predetermina como
una función del voltaje de la batería. Además, el nivel 60 de
accionamiento máximo permitido se predetermina en función del
voltaje de la batería. Si se permitiese un nivel 60 de accionamiento
demasiado elevado, la energía almacenada y los retardos térmicos
permitirían que la temperatura de la punta superase gravemente la
temperatura objetivo.
Según la realización mostrada en la figura 6, el
nivel 60 de accionamiento se modifica una vez que alcanza la zona
62 de control. Las temperaturas a las que cambia el nivel de
accionamiento se controlan por la desviación. En el caso de la
figura 6, el nivel de accionamiento fuera de la zona 62 de control
se establece en 0,4. Una vez dentro de esta zona de control, el
nivel de accionamiento se reduce rápidamente en un primer segmento
64. En un segundo segmento 66, la inclinación es de aproximadamente
un cuarto de la del primer segmento permitiendo menos cambio del
nivel de accionamiento con respecto a la temperatura. En un tercer y
final segmento 68, la inclinación del nivel de accionamiento
recupera de nuevo su valor cuatro veces mayor. En este planteamiento
de control del accionamiento, el nivel de accionamiento se modifica
en etapas más que de manera continua. Sin embargo pueden ser
posibles otros planteamientos.
Finalmente, en referencia a la figura 7, se
presenta un diagrama de flujo del control del calentador. Según
este diagrama de flujo, desde la etapa 70 inicial, la rutina llega a
la siguiente temperatura del convertidor A-D cada
0,1 segundos 72. A continuación se toma una decisión sobre si esta
es la primera temperatura de la sesión 74. Si es así, la desviación
de accionamiento del calentador inicial se establece en función de
la temperatura ambiente y el voltaje de la batería 76.
Aunque se ha ilustrado y descrito una forma de
la invención, será evidente que puede realizarse adicionalmente
otras modificaciones y mejoras del dispositivo y el método dados a
conocer en la presente memoria sin salirse del alcance de la
invención. Por consiguiente, no se pretende que la invención quede
limitada, salvo por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (15)
1. Sistema de calentamiento de bucle cerrado
para calentar una sonda (10), que comprende un sensor (32) montado
en la sonda, estando el sensor configurado para detectar la
temperatura de la sonda y proporcionar una señal de temperatura
variable en el tiempo en respuesta a la temperatura de la sonda, un
calentador (30) montado en la sonda y que responde a señales de
control del calentador para proporcionar calor a la sonda, y una
fuente (56) de energía que tiene un voltaje, caracterizado
por:
un procesador (46) conectado a la fuente (56) de
energía, al sensor (32) y al calentador (30) para proporcionar un
sistema de bucle cerrado al calentar la sonda, proporcionando el
procesador un nivel de energía de accionamiento desde la fuente de
energía hacia el calentador para hacer que el calentador caliente la
sonda, aplicando el procesador una desviación del nivel de
accionamiento al nivel de accionamiento al calentador, siendo la
desviación del nivel de accionamiento un valor distinto de cero que
es una función de la temperatura ambiente para lograr más
rápidamente el calentamiento de la sonda hasta una temperatura
objetivo de un modo controlado y estable.
2. Sistema de calentamiento de bucle cerrado
para calentar una sonda (10) según la reivindicación 1,
caracterizado además porque la desviación del nivel de
accionamiento es una función de la temperatura ambiente y el voltaje
de la fuente de energía.
3. Sistema de calentamiento de bucle cerrado
según la reivindicación 1 o la reivindicación 2,
caracterizado además porque el procesador (46) detecta la
temperatura de la sonda (10) y, si la temperatura de la sonda está
por debajo de un primer umbral, el procesador está configurado para
aplicar un mayor nivel de energía de accionamiento al calentador
para hacer que la sonda se caliente más rápido, y al llegar al
primer umbral, el procesador reduce el nivel de energía de
accionamiento al calentador de manera proporcional, dependiendo el
primer umbral de la desviación del nivel de accionamiento.
4. Sistema de calentamiento de bucle cerrado
según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 3,
caracterizado además porque el procesador (46) está
configurado adicionalmente para limitar el nivel de accionamiento
aplicado al calentador (30) a un valor máximo basándose en la
fuente de energía.
5. Sistema de calentamiento de bucle cerrado
según una cualquiera de las reivindicaciones 2, 3 ó 4,
caracterizado además porque el procesador (46) está
configurado adicionalmente para aplicar la desviación del nivel de
accionamiento distinta de cero al nivel de accionamiento para
mantener la sonda (10) a la temperatura objetivo, evaluando el
procesador la desviación distinta de cero como una función del error
entre la temperatura real y la temperatura objetivo.
6. Sistema de calentamiento de bucle cerrado
según la reivindicación 3, caracterizado además porque, al
llegar la temperatura de la sonda (10) al primer umbral, el
procesador (46) está configurado para reducir el nivel de energía
de accionamiento al calentador (30) de una manera no continua.
7. Sistema de calentamiento de bucle cerrado
según la reivindicación 3 o la reivindicación 6,
caracterizado además porque, al llegar la temperatura de la
sonda (10) al primer umbral, el procesador (46) está configurado
para reducir el nivel de energía de accionamiento al calentador (30)
en etapas de nivel de accionamiento en disminución.
8. Método de calentamiento de una sonda de una
manera en bucle cerrado, que comprende las etapas de detectar (32)
la temperatura de la sonda (10) y proporcionar una señal de
temperatura variable en el tiempo en respuesta a la temperatura de
la sonda, caracterizado por:
aplicar un nivel de energía de accionamiento
desde una fuente (56) de energía a un calentador (30) en la sonda
para calentar la sonda en respuesta a la señal de temperatura
variable en el tiempo de una manera de bucle cerrado, presentando
la fuente de energía un voltaje; y aplicar una desviación del nivel
de accionamiento al nivel de accionamiento al calentador, siendo la
desviación un valor distinto de cero que es una función de la
temperatura ambiente para lograr más rápidamente el calentamiento de
la sonda a una temperatura objetivo de un modo controlado y
estable.
9. Método según la reivindicación 8,
caracterizado además porque la desviación es un valor
distinto de cero que es una función de la temperatura ambiente y
del voltaje de la fuente de energía.
10. Método según la reivindicación 8 o la
reivindicación 9, caracterizado además porque se limita el
nivel de accionamiento aplicado al calentador (30) a un valor
máximo basándose en el voltaje de la fuente (56) de energía.
11. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 8, 9 ó 10, caracterizado además por:
aplicar la desviación del nivel de accionamiento
distinta de cero al nivel de accionamiento para mantener la sonda
(10) a la temperatura objetivo; y
evaluar la desviación distinta de cero como una
función del error entre la temperatura real y la temperatura
objetivo y como una función del voltaje de la fuente (56) de
energía.
12. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 8 a 11, caracterizado además por:
detectar (32) la temperatura de la sonda (10) y,
si la temperatura de la sonda está por debajo de un primer umbral,
aplicar un mayor nivel de energía de accionamiento al calentador
(30) para hacer que la sonda se caliente más rápido, y
al alcanzar el primer umbral, reducir el nivel
de energía de accionamiento al calentador de una manera
proporcional, dependiendo el primer umbral de la desviación del
nivel de accionamiento.
13. Método según la reivindicación 12, en el
que, al llegar la temperatura de la sonda al primer umbral, se
reduce el nivel de energía de accionamiento al calentador de una
manera no continua.
14. Método según la reivindicación 13, en el
que, al llegar la temperatura de la sonda al primer umbral, se
reduce el nivel de energía de accionamiento al calentador en etapas
de nivel de accionamiento en disminución.
15. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 8 a 14, en el que la sonda es de un termómetro
médico.
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|---|---|---|---|---|
| US6355916B1 (en) * | 1999-05-18 | 2002-03-12 | Alaris Medical Systems, Inc. | Closed loop system and method for heating a probe |
| JP2001357534A (ja) * | 2000-04-10 | 2001-12-26 | Victor Co Of Japan Ltd | 情報記録媒体 |
| EP1249691A1 (en) * | 2001-04-11 | 2002-10-16 | Omron Corporation | Electronic clinical thermometer |
| US6632016B2 (en) * | 2001-07-06 | 2003-10-14 | Min-Ying Chen | Method of stabilizing an infrared clinical thermometer and the apparatus thereof |
| US6985870B2 (en) | 2002-01-11 | 2006-01-10 | Baxter International Inc. | Medication delivery system |
| US7189947B2 (en) * | 2002-02-13 | 2007-03-13 | Emerson Electric Co. | Oven temperature control |
| US6850789B2 (en) * | 2002-07-29 | 2005-02-01 | Welch Allyn, Inc. | Combination SPO2/temperature measuring apparatus |
| EP1625448A4 (en) * | 2002-08-21 | 2008-02-20 | Watlow Electric Mfg | VARIABLE POWER CONTROL SYSTEM |
| US6971790B2 (en) * | 2002-10-11 | 2005-12-06 | Welch Allyn, Inc. | Thermometry probe calibration method |
| US7484887B2 (en) * | 2003-02-20 | 2009-02-03 | Ysis Incorporated | Digitally modified resistive output for a temperature sensor |
| US7349115B2 (en) * | 2003-06-27 | 2008-03-25 | Pitney Bowes Inc. | Method and system for tracing corporate mail |
| US8423193B2 (en) * | 2003-08-20 | 2013-04-16 | Watlow Electric Manufacturing Company | Variable wattage control system |
| US7021824B2 (en) * | 2003-10-20 | 2006-04-04 | Welch Allyn, Inc. | Switch assembly for thermometry apparatus |
| TWI269031B (en) * | 2005-03-14 | 2006-12-21 | Actherm Inc | Pacifier thermometer structure |
| US8038346B2 (en) * | 2005-09-26 | 2011-10-18 | Actherm Inc. | Detachable electronic pacifier thermometer |
| US7314310B2 (en) * | 2006-04-13 | 2008-01-01 | The General Electric Company | Predictive temperature probe with proximity sensor |
| US8197123B2 (en) * | 2007-10-29 | 2012-06-12 | Smiths Medical Asd, Inc. | Thermistor circuit calibration |
| BRPI1006355A2 (pt) | 2009-03-13 | 2020-08-18 | Koninklijke Philips Electrnics N. V. | dispositivo de detecção de temperatura de fluxo de calor zero para detectar uma temperatura corporal central de um objeto e equipamento de detecção da temperatura corporal para medir a temperatura corporal central de um animal ou de um ser humano |
| US9310257B2 (en) * | 2009-04-15 | 2016-04-12 | 3M Innovative Properties Company | Deep tissue temperature probe constructions |
| EP2419004B1 (en) * | 2009-04-15 | 2017-07-19 | 3M Innovative Properties Company | Deep tissue temperature probe constructions |
| US8562209B2 (en) * | 2009-06-30 | 2013-10-22 | Edan Instruments, Inc. | Method to control the work of electronic thermometer by using the position of probe and the apparatus composed of |
| US8226294B2 (en) * | 2009-08-31 | 2012-07-24 | Arizant Healthcare Inc. | Flexible deep tissue temperature measurement devices |
| US8794829B2 (en) * | 2009-12-31 | 2014-08-05 | Welch Allyn, Inc. | Temperature-measurement probe |
| US8292495B2 (en) | 2010-04-07 | 2012-10-23 | Arizant Healthcare Inc. | Zero-heat-flux, deep tissue temperature measurement devices with thermal sensor calibration |
| US8292502B2 (en) | 2010-04-07 | 2012-10-23 | Arizant Healthcare Inc. | Constructions for zero-heat-flux, deep tissue temperature measurement devices |
| US9354122B2 (en) | 2011-05-10 | 2016-05-31 | 3M Innovative Properties Company | Zero-heat-flux, deep tissue temperature measurement system |
| US9825641B1 (en) * | 2014-09-12 | 2017-11-21 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Reconfigurable sensor monitoring system |
| KR20180090095A (ko) * | 2017-02-02 | 2018-08-10 | 삼성전자주식회사 | 온도 감지 장치 및 이를 구비한 전자 장치 |
| CN113359907B (zh) * | 2021-05-27 | 2022-04-05 | 西安交通大学 | 一种快速响应的主动控温方法 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3586830A (en) * | 1968-11-29 | 1971-06-22 | Coltron Ind | Logical control for discretely metering energy to thermal systems incorporating apparatus and methods for simulating time related temperatures |
| US3729998A (en) * | 1970-08-10 | 1973-05-01 | Royal Medical Corp | Electronic, digital thermometer |
| DE2145199A1 (de) | 1970-09-12 | 1972-04-20 | Tokai Rika Co Ltd | Verfahren und Meßeinrichtung zur Messung der Innentemperatur einer Substanz |
| US4158965A (en) * | 1978-01-05 | 1979-06-26 | Electromedics, Inc. | Electronic thermometer with heat conditioned probe |
| US4183248A (en) * | 1978-08-08 | 1980-01-15 | Rwb Labs | Fast response electronic thermometer probe |
| JPS59773B2 (ja) * | 1980-04-28 | 1984-01-09 | 株式会社 芝浦電子製作所 | 電子式体温計 |
| DE3230124A1 (de) | 1982-08-13 | 1984-02-16 | Joachim Prof. Dipl.-Ing. 2120 Lüneburg Goerth | Verfahren zur schnellen, belastungsarmen temperaturmessung |
| JPS6131932A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-14 | Matsushita Electric Works Ltd | 電子体温計 |
| JPS6282334A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-15 | Nec Corp | 体温計用集積回路 |
| DE4127645A1 (de) | 1991-08-21 | 1993-02-25 | Volker Prof Dr Ing Hans | Verfahren zur verbesserung des dynamischen verhaltens von elektrischen beruehrungsthermometern |
| JP3224169B2 (ja) * | 1993-10-26 | 2001-10-29 | 京セラミタ株式会社 | 用紙厚検出装置およびこれを含む定着装置の温度制御装置並びに画像形成装置 |
| AU702267B2 (en) | 1994-09-02 | 1999-02-18 | Biometric Imaging, Inc. | Calibration method and apparatus for optical scanner |
| DE4432015C2 (de) * | 1994-09-08 | 2003-08-28 | Beissbarth Gmbh | Verfahren zur Bedienung einer Auswuchtmaschine und Bedienelement zur Durchführung des Verfahrens |
| US5632555A (en) * | 1994-09-09 | 1997-05-27 | Diatek, L.P. | Medical thermometer |
| US6109784A (en) * | 1998-10-05 | 2000-08-29 | Micro Weiss Electronics | Fast response digital thermometer |
| US6355916B1 (en) * | 1999-05-18 | 2002-03-12 | Alaris Medical Systems, Inc. | Closed loop system and method for heating a probe |
-
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