基于单通道热流原理的人体核心温度无创监测技术的研究

发布时间：2020-11-09 01:39

　　 人体核心温度是一项重要的人体生理参数,与人类的新陈代谢具有密不可分的关系。目前核心温度的检测主要包括血液温度、膀胱温度等几种有创方式以及直肠温度、鼓膜温度、舌下温度、检测等几种无创方式。有创检测方式会给被测者带来一定创伤,无创检测方式存在非连续检测、准确度不高等问题。首先,本文基于单通道热流原理,设计了用于核心温度无创检测的单通道热流传感器,并基于COMSOL平台建立了有限元模型,针对环境温度、人体组织特性、结构几何尺寸以及材料热物性等参数对传感器测量精度的影响进行了仿真分析。接着,论文设计了温度传感器测量接口系统,实现温度数据的采集、模数转换、核心温度的估算及显示。为了验证上述测量系统的有效性,进行了模拟实验探究,实验结果表明在35℃～41℃范围内,核心温度估算值误差均在±0.1℃内。最后,为验证本系统人体核心温度实际测量的有效性,与高精度耳温枪测得的鼓膜温度进行对比,实验结果如下:1)采集22名实验对象,每组测量时间1小时,两种方法的测量结果无显著性差异;2)采集2名实验对象,每组测量时间24小时,观察核心温度昼夜变化的生物节律,两种测量结果变化趋势具有高度的相关性及一致性。上述测量系统较好地解决了现有技术存在的非连续检测、准确度不高等问题。本文研究的成果为高精度、便携式、小型化的核心温度无创连续检测系统的研究奠定了基础。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH776
【部分图文】：

图１－２胶囊式肠胃道测温系统示意图??１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｓｙｓｔｅｍ．??共振测温法??信号与温度具有一定的关系，如果测出了变化的磁共振信号，便组织温度的变化，这就是磁共振测温法的原理。磁共振信号包含的漂移（ＰＲＦ）、分子扩散系数Ｄ以及纵向弛豫时间Ｔ１。相应本方法。目前，测分子扩散系数Ｄ的方法已经很少用到了，测漂移（ＰＲＦ）法在低场ＭＲＩ中应用比较困难，比较常用的方法时间Ｔｌ。ＭＯ－Ｔ１方法利用平衡磁化强度ＭＯ与温度的关系增强了感度，该方法被较多地应用Ｉ１３！。相关学者研究表明测量精度但是，整个测温装置非常复杂，价格高昂。??

２．３．导热微分方程??在一个三维体系中，仅以导热方式进行传热，在任意一点ｐ处，取一矩形六??面微元体，各边长为Ａｊｃ，?Ａ少，Ａｚ，如图２－２所示：??ＡＶ?＝?ＡｘＡｙＡｚ?（２－５）??ｔ‘ＡＶ??＾?Ｌｈ?？?Ｖ??ｑ＇?＞?ｉ?＾人．、，??，ｔ?／—丨—ｌｘ??１Ｚ．?，?ｔ??ｏ??ｘ??图２－２直角坐标系中微元体导热示意图??Ｆｉｇ．?２－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈｅａｔ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｉｃｒｏｅｌｅｍｅｎｔ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ??ｓｙｓｔｅｍ．??设：①义是固体的导热系数，ｐ是固体的密度，ｃ是固体的比热（各参数各??向同性，均为常数）；②传热体系中没有热源。那么，对于三维不稳定导热体系，??１１??

?３．１．２单通道热流传感器的结构设计??根据２．４节单通道热流的基本原理设计了单通道热流传感器结构，采用圆柱??体对称结构，主要包括外层隔热罩和内部传热体，图３－２是单通道热流传感器结??构的剖面图。??…．……７士丨祕項??传热休／?／??／Ｒ］＾?：?：?：?：／：：：??■?ｆ??热敏电阻知线??图３－２单通道热流传感器结构剖面图??Ｆｉｇ．?３－２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ?ｈｅａｔ?ｆｌｕｘ?ｓｅｎｓｏｒ．??由于传热体与人体皮肤直接接触，所以传热体材料不仅要满足基本的性能要??求，还要兼顾舒适度和安全性。传热体内部嵌入热敏电阻Ｒ１与Ｒ２，热敏电阻??Ｒ１用于测量皮肤表面的温度，热敏电阻Ｒ２用于测量传热体内部与Ｒ１相隔一定??距离处的温度。设计隔热覃的目的是减弱环境温度波动对传热体内部热稳态的干??１９??
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本文编号：2875683