(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚加熱に対して温度を制御するシステムにおいて、
温度値を測定する温度センサモジュールと、
前記温度センサモジュールに結合され、前記測定された温度値に基づいて別個の逐次コードステップによりＡＣ加熱パルス信号を生成するマイクロコントローラモジュールであって、単一のＡＣ加熱パルス信号ごとに、前記マイクロコントローラモジュールによる前記別個の逐次コードステップの実行を必要とする、当該マイクロコントローラモジュールと、
前記マイクロコントローラモジュールに結合され、ＤＣ信号成分に対して実質的にゼロである伝達関数を使用して前記生成されたＡＣ加熱パルス信号を変換されたＡＣ加熱パルス信号に変換する結合モジュールであって、前記伝達関数が前記ＤＣ信号成分に対して０．１より小さい、当該結合モジュールと、
前記結合モジュールに結合され、１μｓ乃至５００ｍｓの時間間隔の加熱パルスの形で前記変換されたＡＣ加熱パルス信号によって熱を生成する加熱モジュールと、
を有するシステム。
【請求項２】
前記マイクロコントローラモジュールが、マルチコア又はシングルコアプロセッサであり、逐次処理で動作される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記結合モジュールが、前記ＤＣ信号成分を、入力ＤＣ信号成分の４％より小さい値まで減衰する、
請求項１乃至２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４】
前記マイクロコントローラモジュールが、デューティサイクル変調を使用して前記測定された温度値に基づく前記ＡＣ加熱パルス信号を生成する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記マイクロコントローラモジュールが、要求される熱エネルギの計算された量に適合された前記生成されたＡＣ加熱パルスのデューティサイクルを制御する、
請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記マイクロコントローラモジュールが、周波数変調を使用して前記測定された温度値に基づく前記ＡＣ加熱パルス信号の周期時間を生成する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記マイクロコントローラモジュールが、要求される熱エネルギの計算された量に適合された前記生成されたＡＣ加熱パルスの前記周期時間を制御する、
請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記マイクロコントローラモジュールが、前記生成されたＡＣ加熱パルス信号の周波数又は振幅を制御する、
請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記加熱モジュールが、抵抗素子又はレジスタ又は他の熱生成装置である、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記結合モジュールが、キャパシタ又はインダクタ又は変圧器である、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記結合モジュールが、ドライバ回路を有する、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記マイクロコントローラモジュールは、前記温度センサモジュールが結合されるアナログ入力部を有する、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のシステムを有する医療システム。
【請求項１４】
皮膚加熱に対して温度を制御する方法において、
温度センサモジュールを用いて温度値を測定するステップと、
マイクロコントローラモジュールを用いて前記測定された温度値に基づいて別個の逐次コードステップによりＡＣ加熱パルス信号を生成するステップであって、単一のＡＣ加熱パルス信号ごとに、前記マイクロコントローラモジュールによる前記別個の逐次コードステップの実行を必要とする、ステップと、
結合モジュールを用いてＤＣ信号成分に対して実質的にゼロである伝達関数を使用して前記生成されたＡＣ加熱パルス信号を変換されたＡＣ加熱パルス信号に変換するステップであって、前記伝達関数が前記ＤＣ信号成分に対して０．１より小さい、ステップと、
加熱モジュールを用いて、１μｓ乃至５００ｍｓの時間間隔の加熱パルスの形で前記変換されたＡＣ加熱パルス信号によって熱を生成するステップと、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚加熱に対する小型コントローラの分野に関する。特に、本発明は、温度を制御するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
神経筋疾患、ＣＯＰＤ及び肥満過換気患者は、しばしば、慢性呼吸不全に苦しむ。前記患者は、家庭における呼吸不全の定期的な治療を必要とする。低酸素症患者は、ほとんど人工呼吸器サポートなしで、酸素療法により治療され、環境空気を用いる非侵襲的換気による治療は、高炭酸ガス性患者の高炭酸血液ガスレベルを許容可能なレベルに戻すのを助ける。換気の効率は、夜間のＮＩＶ中の動脈酸素及び二酸化炭素レベルのベースライン及び傾向を測定することによって確認される。
【０００３】
経皮的ＣＯ2センサは、動脈血ガス分析の代わりに家庭で使用される。動脈血ガス分析は広く使用されているが、専門家によるサンプル採取を必要とし、痛みを伴い、合併症を有する可能性がある。経皮的ＣＯ2センサは、家庭でのケアに対して、また、ＣＯ2モニタリングに対して病院において受け入れられている。
【０００４】
測定された皮膚ＣＯ2分圧から経皮ＣＯ2値を導出するために、センサ温度と３７℃の動脈血温度との差が、考慮されなくてはならない。更に、オフセットが、皮膚温度によって幾らか変化する皮膚代謝を補償するために測定値から減算される。
【０００５】
皮膚の動脈化は、動脈血ＣＯ2ガスレベルを反映する経皮的な値を得るための経皮的血液ガス測定に対して不可欠である。既存の技術は、センサ表面の下の皮膚を加熱することによる動脈化に基づいている。現在入手可能な経皮システムにおいて、安定した動脈化に対する最小センサ温度は４２℃であり、要求される加熱パワーは、最大で５００ｍＷであり、これは、主に血流の冷却効果を補償するために必要とされる。
【０００６】
皮膚の火傷の予防は、皮膚加熱の主な関心事である。ヒータがＤＣ結合されるので、例えばドライバ回路における電子故障又はソフトウェアエラーが、制御不可能なヒータ電流を生じうる。このような状況を安全に守るために、かなりの量のハードウェアが、主要な温度制御ループに追加される。
【０００７】
化学療法光センサ材料は、ＣＯ2を経皮的に測定するために使用されてもよい。化学療法光センサは、以下を有してもよい。光透過性キャリア材料の上に、「シリコンゴム様の」ガス透過性材料の２つの層が配置される。第１の層−感知層−は、化学的バッファ材料内の２つの蛍光色素の混合物を有し、すなわち、長い蛍光寿命を持つ基準色素及び短い寿命を持つｐＨ感受性インジケータ色素を提供する。第２の層−膜−は、光反射材料（ＴｉＯ2）粒子を有し、感知層との間のイオン輸送を防止する。ＣＯ2ガスは、前記膜を通って第１の層中に拡散し、ｐＨを変化させ、これは、インジケータ色素からの蛍光を変化させる。変調された光励起に対する時間応答を効果的に測定する、二重寿命参照技術により、百分率ＣＯ2ガスが計算される。一見すると、これらのセンサスポットの特性は、ダイナミックレンジ、事前較正、温度偏差の補償、安定性及びコスト効率に関して家庭用市場に対するディスポーザブル経皮的センサ装置の設計にとって間違いなく有利であるように見える。
【０００８】
皮膚加熱及び接触流体は、十分かつ安定した皮膚動脈化を達成するために不可欠である。この目的に対して、センサ温度は、４０から４５℃の範囲で正確に制御されなくてはならない。理想的な状況において、想定される夜間経皮ＣＯ2モニタシステムは、着用可能であり、好ましくはケーブルレスであり、小さなフォームファクタを持つ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
皮膚加熱に対する小型の固有の安全性を持つコントローラ並びに温度を制御する装置及び方法を改良する必要性が存在しうる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの必要性は、独立請求項の対象により満たされる。更なる例示的な実施例は、従属請求項及び以下の記載から明らかである。
【００１１】
本発明の一態様は、温度を制御するシステムに関し、前記システムは、温度値を測定するように構成された温度センサモジュールと、前記温度センサモジュールに結合され、前記測定された温度値に基づいて別個の逐次コードステップ（sequential code steps）によりＡＣ加熱パルス信号を生成するように構成されたマイクロコントローラモジュールと、前記マイクロコントローラモジュールに結合され、ＤＣ信号成分に対して実質的にゼロである伝達関数を使用して前記生成されたＡＣ加熱パルス信号を変換されたＡＣ加熱パルス信号に変換するように構成された結合モジュールと、前記結合モジュールに結合され、前記変換されたＡＣ加熱パルス信号によって熱を生成するように構成された加熱モジュールとを有する。
【００１２】
前記マイクロコントローラモジュールは、別個の逐次コードステップによりＡＣ加熱パルス信号を生成するように構成され、換言すると、基本的に、ＡＣ結合後の生成された出力電力は、加熱パルスごとのデューティサイクル、熱制御ループサイクル（加熱パルスの数）ごとのデューティサイクル又は周波数により変調される。
【００１３】
本発明は、有利には、温度をサーモスタットで制御するシステムを提供する。本発明は、有利には、結合手段を介して散逸加熱素子の制御を提供し、ＡＣ電流が、前記結合手段を流れることができる。
【００１４】
本発明は、経皮的感知のみに限定されなくてもよく、ヘルスケアにおける散逸的要素に対するいかなるコントローラに及びそれを越えて拡張されることができる。例は、アブレーションカテーテル、電子熱パッチ、例えば中核体温を測定するゼロ熱流束温度センサ、照明応用に対する露出制御、配置サーボのような機械式アクチュエータに対するコントローラである。
【００１５】
換言すると、本発明は、有利には、前記別個の逐次コードステップにより生成されたエネルギパケット又は加熱パルスが、機械式アクチュエータの場合に、熱又はエネルギを生成することができることを制限する。本発明は、有利には、連続的に又は順次的に動作されるソフトウェアモジュールを使用する。換言すると、並列処理又はマルチコアプロセッサ又は配線接続されたパルス生成器が、いかなるハングアップも加熱パルスの生成を停止することを保証するために使用されない。
【００１６】
本発明は、有利には、いかなるソフトウェア問題も、電流変動又は加熱パルスのみが熱を生成することができるという事実のため、より少ない電力出力を生じるので、増大された安全レベルを提供する。単一のＡＣ加熱パルスごとに、配線接続されたパルス幅又は周波数変調器を単純に制御する代わりに、前記別個の逐次コードステップの実行を必要とするので、ソフトウェアハングアップは、いかなる害も引き起こさない。
【００１７】
前記経皮的ＣＯ2センサモジュールは、２つの部分、すなわち、前記化学療法光センサ材料を有するディスポーザブルプラスタ（plaster）を有してもよい。第２の部分は、光読み出し及び温度制御システムを有する。オプションとして、前記加熱モジュールは、非ディスポーザブル部分にＡＣ（容量性／誘導性）結合された前記ディスポーザブル（プラスタ）の一部であってもよい。
【００１８】
本発明により使用される用語ＡＣ又はＤＣは、それぞれ、交流（ＡＣ）又は直流（ＤＣ）を指しうる。ＡＣの場合、電荷の流れは、周期的に方向を反転させる。直流の場合、電荷の流れは、一方向のみである。省略形ＡＣ及びＤＣは、電流又は電圧を変更する場合に交流及び直流を単純に意味するのにしばしば使用される。
【００１９】
本発明は、有利には、例えば部品故障により生成された、ドライバ回路により生成されたいかなるＤＣオフセットにも適合することを可能にする。
【００２０】
本発明は、有利には、ＡＤＣ故障、システムクロック故障、又は温度センサ短絡又は他の故障のようなハードウェアバック（bucks）のソフトウェア検出により追加の安全性を達成することを可能にする。
【００２１】
本発明は、有利には、最小数の電子部品及び単一の供給電圧の使用により小型化を提供する。
【００２２】
本発明の他の第２の態様によると、本発明は、第１の実施形態による又は第１の実施形態のいずれかの実施例によるシステムを有する医療システムを提供する。
【００２３】
本発明の他の第３の態様によると、温度を制御する方法が提供され、前記方法は、温度センサモジュールを用いて温度値を測定するステップと、マイクロコントローラモジュールを用いて前記測定された温度値に基づいて別個の逐次コードステップによりＡＣ加熱パルス信号を生成するステップと、結合モジュールを用いてＤＣ信号成分に対して実質的にゼロである伝達関数を使用して前記生成されたＡＣ加熱パルス信号を変換されたＡＣ加熱パルス信号に変換するステップと、加熱モジュールを用いて前記変換されたＡＣ加熱パルス信号によって熱を生成するステップとを有する。
【００２４】
本発明により使用される用語「ＤＣ信号成分に対して実質的にゼロである」は、ＤＣ成分に対して例えば０．１より小さい又は０．０５より小さい伝達関数を示してもよく、例えば、ＤＣは、成分の周波数が１Ｈｚより小さい又は好ましくは０．５Ｈｚより小さい又は特に好適には０．１Ｈｚより小さいことを意味する。これは、有利には、量子化された量の熱を生成するデジタルなパルス化された安全な方法を可能にする。
【００２５】
本発明の例示的な実施例によると、前記加熱モジュールは、１μｓ乃至５００ｍｓ、好ましくは２μｓ乃至３０ｍｓ、及び特に好適には５μｓ乃至１００μｓの時間間隔の加熱パルスの形で前記変換されたＡＣパルス信号によって熱を生成するように構成される。これは、有利には、量子化された量で熱を生成するデジタルなパルス化された安全な方法を可能にする。
【００２６】
本発明の例示的な実施例によると、前記マイクロコントローラモジュールは、マルチコア又はシングルコアプロセッサであり、逐次処理モードで動作されるように構成される。換言すると、前記測定された温度値に基づいて前記ＡＣ加熱パルス信号を生成するコードは、１つのシングルコアプロセッサの形の前記マイクロコントローラモジュール上で実行される。これは、有利には、前記マイクロコントローラを動作する安全かつ信頼できる方法を可能にし、システム故障又はシステムハングアップが不所望なエネルギ供給を引き起こすことを防止する。
【００２７】
本発明の例示的な実施例によると、前記結合モジュールは、前記ＤＣ信号成分を入力ＤＣ信号成分の４％より小さい値まで、好ましくは入力ＤＣ信号成分の２％より小さい値まで、及び特に好適には入力ＤＣ信号成分の０．５％より小さい値まで減衰させるように構成される。これは、有利には、ＤＣの誤りのある状況の場合前記結合モジュールを介して最大加熱レベルを提供することを制限する。
【００２８】
本発明の例示的な実施例によると、前記マイクロコントローラモジュールは、デューティサイクル変調を使用して前記測定された温度値に基づく前記ＡＣ加熱パルス信号を生成するように構成される。
【００２９】
換言すると、前記マイクロコントローラモジュールは、デューティサイクル変調を実行及び実施する、例えば、加熱パルスごとに温度を制御するように構成され、前記加熱パルスの各々のデューティサイクルが変調される。
【００３０】
本発明の典型的な実施例によると、前記マイクロコントローラモジュールは、要求される熱エネルギの計算された量に適合された熱制御ループサイクルごとの前記生成されたＡＣ加熱パルス信号の数を制御するように構成される。これは、有利には、熱を生成し、生成された熱の量を制御する正確な方法を可能にする。
【００３１】
本発明の典型的な実施例によると、前記マイクロコントローラモジュールは、要求される熱エネルギの計算された量に適合された前記生成されたＡＣ加熱パルスのデューティサイクルを制御するように構成される。
【００３２】
本発明の典型的な実施例によると、前記マイクロコントローラモジュールは、周波数変調を使用して前記測定された温度値に基づく前記ＡＣ加熱パルス信号の時間の周期を生成するように構成される。
【００３３】
換言すると、前記マイクロコントローラモジュールは、周波数変調又は加熱パルス周期変調を実行するように構成される。高域通過又は帯域通過結合特性と組み合わせて、散逸されるパワーは、前記加熱パルスの周波数に依存する。
【００３４】
本発明の典型的な実施例によると、前記マイクロコントローラモジュールは、要求される熱エネルギの計算された量に適合された前記生成されたＡＣ加熱パルスの周期時間を制御するように構成される。これは、有利には、熱生成の安全かつ信頼できる方法を可能にする。
【００３５】
本発明の典型的な実施例によると、前記マイクロコントローラモジュールは、前記生成されたＡＣ加熱パルス信号の周波数又は振幅を制御するように構成される。
【００３６】
本発明の典型的な実施例によると、前記加熱モジュールは、抵抗素子又はレジスタ又は他の熱生成装置である。
【００３７】
本発明の典型的な実施例によると、前記結合モジュールは、キャパシタ又はインダクタ又は変圧器である。これは、有利には、前記マイクロプロセッサモジュール及び前記加熱モジュールの安全な結合を提供する。
【００３８】
本発明の典型的な実施例によると、前記結合モジュールは、ドライバ回路を有する。これは、有利には、安全な結合を提供し、すなわち、前記マイクロプロセッサモジュールは、前記加熱モジュールを供給するために高電力トランジスタのような他の回路又は他の部品を制御するのに使用されうる。
【００３９】
本発明の典型的な実施例によると、前記ドライバ回路は、Ｈブリッジ回路である。
【００４０】
本発明の典型的な実施例によると、前記マイクロコントローラモジュールは、前記温度センサモジュールが結合されるアナログ入力部を有する。
【００４１】
本発明の方法を実行するコンピュータプログラムは、コンピュータ可読媒体に記憶されてもよい。コンピュータ可読媒体は、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）記憶装置、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（読取専用メモリ）及びＥＰＲＯＭ（消去可能プログラム可能読取専用メモリ）でありうる。コンピュータ可読媒体は、プログラムコードをダウンロードすることを可能にするデータ通信ネットワーク、例えばインターネットであってもよい。
【００４２】
ここに記載される方法、システム及び装置は、デジタル信号プロセッサＤＳＰ、マイクロコントローラ若しくは他のサイドプロセッサ内のソフトウェアとして又は特定用途集積回路ＡＳＩＣ、ＣＰＬＤ若しくはＦＰＧＡ内のハードウェア回路として実施されうる。
【００４３】
本発明は、デジタル電子回路、又はコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせ、例えば装置若しくは医療装置の利用可能なハードウェア又はここに記載された方法を処理するように専用化された新しいハードウェアにおいて実施されることができる。
【００４４】
本発明のより完全な理解及びその利点は、正しい縮尺ではない以下の概略図の参照により、より明らかに理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の典型的な実施例による温度を制御するシステムの概略図を示す。
【図２】本発明の他の典型的な実施例による温度を制御するシステムの概略図を示す。
【図３】本発明の他の典型的な実施例による温度を制御するシステムの概略図を示す。
【図４】本発明の他の典型的な実施例による温度を制御するシステムの概略図を示す。
【図５】本発明を説明する電圧対時間の図を示す。
【図６】本発明を説明する電圧対時間の図を示す。
【図７】本発明の他の典型的な実施例による温度を制御するシステムの概略図を示す。
【図８】本発明の典型的な実施例による医療システムの概略図を示す。
【図９】本発明の典型的な実施例による温度を制御する方法のフローチャートの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図面における図示は、純粋に概略的であり、縮尺関係又はサイズ情報を提供することを意図しない。異なる図面又は図において、同様の又は同一の要素は、同じ参照番号を提供される。一般に、同一の部分、ユニット、エンティティ又はステップは、説明において同じ参照符号を提供される。図１は、本発明の典型的な実施例による温度を制御するシステムの概略図を示す。
【００４７】
温度を制御するシステム１００は、温度センサモジュール１０、マイクロコントローラモジュール２０、結合モジュール３０及び加熱モジュール４０を有しうる。
【００４８】
温度センサモジュール１０は、温度値を測定するように構成されうる。
【００４９】
マイクロコントローラモジュール２０は、温度センサモジュール１０に結合されえ、前記測定された温度値に基づいて別個の逐次コードステップによりＡＣ加熱パルス信号を生成するように構成されうる。
【００５０】
結合モジュール３０は、マイクロコントローラモジュール２０に結合されえ、ＤＣ信号成分に対して実質的にゼロである伝達関数を使用して前記生成されたＡＣ加熱パルス信号を変換されたＡＣ加熱パルス信号に変換するように構成されうる。
【００５１】
マイクロコントローラモジュール２０は、デジタル‐アナログコンバータを使用して前記生成されたＡＣ加熱パルス信号の振幅を制御するように構成されうる。
【００５２】
加熱モジュール４０は、結合モジュール３０に結合されえ、前記変換されたＡＣ加熱パルス信号によって熱を生成するように構成されうる。
【００５３】
マイクロコントローラモジュール２０として使用されるマイクロコントローラ（又はマイクロプロセッサμＰ）は、温度センサモジュール１０として使用される温度センサに結合されたアナログ入力部２２を有しえ、結合モジュール３０として使用される容量性デジタル出力は、加熱モジュール４０として使用されるヒータレジスタに結合されうる。ソフトウェア制御ループは、前記ヒータ内にＡＣ電流を生じる加熱パルスを生成しうる。前記ヒータは、いかなる散逸性部品、例えばレジスタ又は半導体等を有しうる。このＡＣ結合は、キャパシタを介して又は変圧器を介して誘導的に達成されうる。
【００５４】
温度を制御するシステム１００は、所望の温度を設定し、ユーザにステータス／エラーを通信するユーザインタフェースを更に有しうる。
【００５５】
十分な出力電流を送るために、２つのスイッチングＦＥＴを有するパワードライバが、追加されうる。前記温度センサは、ＮＴＣ、ＰＴＣ、熱電対半導体又は他の温度依存装置でありうる。全体の回路は、１つの単一供給電圧、例えば５ボルトで動作しうる。
【００５６】
前記マイクロコントローラ内の制御アルゴリズムは、
１．前記温度センサ信号の電圧から温度への変換
２．所望の温度設定値と実際の温度との間の差であるエラー信号の生成
３．ループフィルタリング
４．加熱パルスの生成
５．前記ループフィルタの出力に応答して前記加熱パルスのデューティサイクル又は周波数を修正する
６．例えば時間間隔中の電力出力、温度センサ範囲外、範囲外の２つの温度センサの間の温度差、サンプルジッタ等の不在を確認することによるＡＤＣ故障に基づいて過熱を防ぐ安全対策
を処理しうる。
【００５７】
有利には、前記スイッチングＦＥＴの発生するハードウェア故障は、供給電流を増大しうるが、前記ヒータにおいて散逸を生成しない。
【００５８】
図２は、本発明の他の典型的な実施例による温度を制御するシステムの概略図を示す。
【００５９】
図１とは対照的に、図２において、本発明の他の典型的な実施例が図示される。前記ドライバ回路は、Ｈブリッジに拡張されうる。これは、電圧を２倍にしえ、要求されるインピーダンスレベルを増大しえ、４倍で同じ出力電力、結果的に４倍小さいキャパシタ又は４倍遅い加熱パルスを達成し、これは、より遅いマイクロプロセッサが必要とされうることを示す。
【００６０】
２つの温度センサ、負温度係数サーミスタ、ＮＴＣ、例えばＮＴＣ１及びＮＴＣ２は、安全性（冗長性）の理由で加えられえ、前記ヒータから皮膚への熱流束を決定するように設定されうる。ＡＤＣ入力Ａ２は、温度測定の正規化に対して使用されうる。前記正規化は、供給電圧変動を補償することを可能にしうる。アナログ入力信号は、オンチップＡＤＣのアナログ入力範囲内に良好にフィットするためにまず分圧（voltage-divided）される。
【００６１】
前記ヒータにおける散逸電力は、前記供給電圧及び感知レジスタＲｓに対する平均電圧降下から計算される。明らかに、前記電力は、前記スイッチング電界効果トランジスタＦＥＴにおける電力損失を補正しなければならない。
【００６２】
図３は、本発明の他の典型的な実施例による温度を制御するシステムの概略図を示す。
【００６３】
図１及び図２とは対照的に、図３の本発明の他の典型的な実施例は、前記ドライバ回路に誘導的に結合された前記ヒータを示す。前記変圧器は、例えば熱勾配を防ぐために皮膚に近い前記ヒータの配置を可能にするためにセンサヘッドの一部又はセンサスポットを有するディスポーザブルプラスタの一部でありうる。
【００６４】
図４は、本発明の他の典型的な実施例による温度を制御するシステムの概略図を示す。
【００６５】
図４に示される本発明の典型的な実施例によると、前記２つのＮＴＣ及び前記ヒータは、約１メートル、例えば１ｍ＋／−０．２ｍの長さのケーブルを介して電子装置に接続されるプローブヘッド内に配置される。電磁適合性ＥＭＣ問題を防ぐために、適切なデカップリングが、追加されうる。
【００６６】
前記Ｈブリッジの両方のブランチは、結果として生じるヒータ電圧が次の図に描かれるように示すように逆位相で制御されうる。
【００６７】
図５は、本発明を説明する電圧対時間の図を示す。図５において、４０μｓの周期の加熱波が示される。０ボルト段（stairs）は、ソフトウェアライブラリの実際的制限により支配される。これは、最大到達可能電力を制限する。前記ＡＣ信号の振幅は５ボルトである。
【００６８】
図６は、本発明を説明する電圧対時間の図を示す。図６において、ループを通る連続的に繰り返されるサイクルが示され、ループ周期の固定の９５％が、加熱波に対して反転される。加熱波の実際の数は、温度コントローラの要望に適合されうる。波の総数を一定に保つために、ゼロエネルギ「パディング波（padding waves）」が追加される。図６において、１３Ｈｚに対応する７７ｍｓの周期の加熱波が示される。
【００６９】
図７は、本発明の他の典型的な実施例による温度を制御するシステムの概略図を示す。
【００７０】
温度を制御するシステム１００は、温度センサモジュール１０、マイクロコントローラモジュール２０、結合モジュール３０及び加熱モジュール４０を有しうる。
【００７１】
温度センサモジュール１０は、温度値を測定するように構成されうる。
【００７２】
マイクロコントローラモジュール２０は、温度センサモジュール１０に結合されえ、前記測定された温度値に基づいてＡＣ加熱パル信号を生成するように構成されうる。
【００７３】
マイクロコントローラモジュール２０は、制御及びモニタリングのために追加の通信手段（図示されない）に結合されうる。
【００７４】
結合モジュール３０は、マイクロコントローラモジュール２０に結合されえ、ＤＣ信号成分に対して実質的にゼロである伝達関数を使用して前記生成されたＡＣ加熱パルス信号を変換されたＡＣ加熱パルス信号に変換するように構成されうる。
【００７５】
加熱モジュール４０は、結合モジュール３０に結合されえ、前記変換されたＡＣ加熱パルス信号によって熱を生成するように構成されうる。
【００７６】
結合モジュール３０は、より高次の高域通過フィルタ又は帯域通過フィルタを提供するように構成されうる。このようにして、出力電力は、前記加熱波の周期が、意図された値から逸脱する（例えば前記加熱波の周期が増大又は減少しうる）場合に、より強力に減少され、これは、ソフトウェア割り込み、ソフトウェア欠陥又はプロセッサクロック周波数若しくは実行時間の変化により生じうる。前記より高次の高域通過フィルタ又は帯域通過フィルタは、有利には、前記システムのよりロバストかつ安全な動作を提供する。
【００７７】
前記温度を制御するシステムの電気部品に対して使用される可能なパラメータ並びに電流、周波数及び電圧に対する可能なパラメータは、以下の通り、すなわち、
１６．５オームのＲヒータ、４．４ＶのＵpeak、０．２７ＡのＩpeak、０．７５の加熱波デューティサイクル、０．９５の制御ループデューティサイクル、８３６ｍＷのＲＭＳ加熱パワー、５μｓのＴinstr.（命令に対して使用される時間期間）、８の命令数毎加熱波、２５ｋＨｚに対応する８×５μｓ、例えば４０μｓの加熱波周期、１６０μｓのτ＝４×ＴHWP（ここでτは特性時間期間である）、１０μＦの結合キャパシタ、
である。
【００７８】
最大（９５％デューティサイクル）で、８３６ｍＷの加熱パワーは、１６．５Ωヒータ内に生成されることができる。ＡＣ結合の時定数は、前記ループ周期の４倍に選択され、したがって、要求される結合キャパシタは１０μＦである。前記結合キャパシタの短絡を保護するために、少なくとも２つの２０μＦキャパシタの直列配置が、使用されることができる。
【００７９】
図８は、本発明の典型的な実施例による医療システムの概略図を示す。
【００８０】
医療システム２００は、温度を制御するシステム１００を有しうる。医療システム２００は、ＣＯ2血液ガスレベルを測定するシステム又は動脈血ガス分析器でありうる。医療システム２００は、着用可能、好ましくはケーブルレスでありうる。
【００８１】
図９は、本発明の典型的な実施例による温度を制御する方法のフローチャートの概略図を示す。
【００８２】
温度を制御する前記方法は、以下のステップを有しうる。
【００８３】
前記方法の第１のステップとして、温度センサモジュール１０を用いて温度値を測定するステップＳ１が、実行されうる。
【００８４】
前記方法の第２のステップとして、マイクロコントローラモジュール２０を用いて前記測定された温度値に基づいて別個の逐次コードステップによりＡＣ加熱パルス信号を生成するステップＳ２が、実行されうる。
【００８５】
前記方法の第３のステップとして、結合モジュール３０を用いてＤＣ信号成分に対して実質的にゼロである伝達関数を使用して前記生成されたＡＣ加熱パルス信号を変換されたＡＣ加熱パルス信号に変換するステップＳ３が、実行されうる。
【００８６】
前記方法の第４のステップとして、加熱モジュール４０を用いて前記変換されたＡＣ加熱パルス信号によって熱を生成するステップＳ４が、実行されうる。
【００８７】
前記方法のステップは、反復的に又は再帰的に繰り返されうる。
【００８８】
本発明の実施例が異なる対象を参照して記載されることに注意すべきである。特に、一部の実施例は、方法型請求項を参照して記載されるのに対し、他の実施例は、装置型請求項を参照して記載される。
【００８９】
しかしながら、当業者は、上記の及び先行する記載から、他に通知されない限り、１つのタイプの対象に属するフィーチャの組み合わせに加えて、異なる対象に関するフィーチャの間のいかなる組み合わせも、本出願内に開示されていると見なされると推測する。
【００９０】
しかしながら、全てのフィーチャは、組み合わせられて、これらのフィーチャの単純な合計以上である相乗効果を提供することができる。
【００９１】
本発明は、図面及び先行する記載に詳細に図示及び記載されているが、このような図示及び記載は、例示的又は典型的であり、限定的ではないと見なされるべきであり、本発明は、開示された実施例に限定されない。
【００９２】
開示された実施例に対する変形例は、図面、開示及び添付の請求項の検討から、請求された発明を実施する当業者により理解及び達成されることができる。
【００９３】
請求項において、単語「有する」は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「１つの」は、複数を除外しない。請求項内のいかなる参照符号も、範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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