一种基于微波辐射技术的体内温度测量贴片制造技术

该发明专利技术公开了一种基于微波辐射技术的体内温度测量贴片，属于接触式温度测量领域，可以应用于医疗机械设备和人体体内温度测量。本温度监测系统采用天线结构设计，以微波辐射测温原理为基础，采用人体热辐射发出的微波信号作为接收信号源，相较于传统的接触式温度测量技术，该温度测量系统测温时间相对较短，且通过贴片式的设计将温度计附着于被测皮肤表面，可以随时进行温度检测，不影响使用者的正常活动，同时避免在温度测量中使用金属汞，具有较高的环保性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微波辐射技术的体内温度测量贴片
该专利技术属于接触式温度测量领域，可以应用于医疗机械设备和人体体内温度测量。
技术介绍
温度作为检测人体正常生命特征的重要参数，研制一种合适的辐射温度计对于检测各种疾病的状况亦具有重要意义。如用于人体内测量心肌消融区域的温度以及体外测量脑组织、癌组织的温度等。例如在治疗心率失齐的方案中，射频消融是一种能够起到彻底治愈疗效的有效手段。但是，在消融治疗心率失齐手术当中，对于心脏消融区域温度的监测与控制是一个重要问题，因为消融区域的温度过低则起不到消融效果，而温度过高则会灼伤到正常组织，因此，如何准确的测量消融区域的温度，并将其控制在一个安全的范围之内是一件很有意义的工作。目前常用的人体温度测量技术主要分为接触式温度测量技术和非接触式温度测量技术两种，其中接触式温度测量技术只要包括电阻式温度计和玻璃温度计等；而非接触式温度测量技术主要通过接收人体组织辐射的热信号(红外或微波波段信号)，通过对接收到的信号进行反演，得到目标温度场的真实物理温度.皮肤内的温度与实际皮肤表层的温度存在一定的差异，传统接触式温度测量技术对皮肤及体内温度监测存在一定缺陷：通常情况下，皮肤表层的温度与体内肌肉组织的温度差异大约可以到2.5K左右，针对不同的环境，相应情况的温差也存在一定的差异，相较于健康状态下，当体内出现病患时，这个温度的差值也会存在一定的区别，故实时监测体内的温度对于维持健康的生理状态具有重要意义。传统人体温度检测系统中，一般采用接触式温度测量方案，采用这种测量方案时，大多遵循同一个准则：当被测目标与温度计达到热平衡状态时，温度计指示温度即表示当前目标的温度，但采用接触式温度测量技术时，存在一个很明显的缺陷，由于温度计需要与被测目标紧密接触，故可能会破坏原目标温度场的状态，同时采用接触式温度测量技术时，热平衡特性要求探测器与被测部位充分接触，需要探测器根据不同的目标升高或降低温度，故整个测量过程一般持续时间较长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：克服传统接触式温度计在测量人体温度过程中，无法准确测量体内组织温度的缺陷，提供一种满足相对精度高、测量稳定性强以及测量便捷的微波辐射温度计，实现对人体内组织(皮肤、脂肪、肌肉)温度的准确便捷测量。本专利技术的技术方案如下：一种基于微波辐射技术的体内温度测量贴片，该温度测量贴片贴附于皮肤表面进行温度检测，包括：上壳、下底、位于上壳和下底之间的基板；所述上壳、下底、基板均为柔性结构，上壳和下底将基板进行密封；所述上壳表面设置有开关控制按钮和显示模块；所述基板上表面设置有电源管理模块、数据信号转换模块、温度信号处理单元、控制模块，下表面设置有信号检测模块；所述开关控制按钮设置于电源管理模块和其他模块之间，控制模块控制信号检测模块的信号发射和接收，信号检测模块接收到回波信号后，将回波信号传输给数据信号转换模块，将转换后的信号发给温度信号处理单元，温度信号处理单元计算出温度后，发送给显示模块进行显示；所述温度信号处理单元中的计算内部温度Ta的方法为：其中，FP为接收天线的波瓣张角，Ts表示皮肤亮度温度，Tf表示脂肪亮度温度，Tm表示肌肉亮度温度，Tfs和Tss表示组织向下辐射后被边界反射后的亮温，Tsfs表示二次反射亮温，LS表示皮肤层损耗因子，Lf表示脂肪层损耗因子，Fss和Fsm表示组织向下辐射后和被边界反射后接收天线的波瓣张角；所述皮肤层损耗因子LS和脂肪层损耗因子Lf的计算方法相同，采用如下公式计算：L＝el·α其中，L表示皮肤层损耗因子或脂肪层损耗因子，l表示组织层厚度，可以通过常规超声技术测量，α为衰减系数，μ为真空介电常数，εr和εi分别表示对应组织层的相对介电常数实部和虚部，ε0表示真空环境的介电常数；各部分亮温度通过以下方式计算：其中，k为玻尔兹曼常数，λ为波长，Δf为频带带宽，亮度At表示发射天线的有效面积，Ft表示发射天线的辐射强度,可以通过辐射计测量。本专利技术的有益效果在于：本温度监测系统采用天线结构设计，以微波辐射测温原理为基础，采用人体热辐射发出的微波信号作为接收信号源，相较于传统的接触式温度测量技术，该温度测量系统测温时间相对较短，且通过贴片式的设计将温度计附着于被测皮肤表面，可以随时进行温度检测，不影响使用者的正常活动，同时避免在温度测量中使用金属汞，具有较高的环保性。附图说明图1体内温度测量系统工作示意图。图2体内温度测量系统分层结构示意图。图3片上集成系统结构示意图。图4不同组织层具有不同的介电常数说明。图5人体组织热辐射温度传输模型。具体实施方案下面将结合附图对相关部分做进一步说明。一种基于微波辐射技术的体内温度测量系统，其特征在于辐射测量系统的整体结构设计为贴片式结构，可以附着在人体皮肤表层，可以随时进行温度检测，不影响使用者的正常活动。该贴片式辐射测温系统包括柔性密闭结构式上壳(1)，柔性薄膜下底(2)，两者共同构成该系统保护结构，其中在柔性结构上壳上分布温度信号显示模块(6)和开关控制按钮(9)。在密闭保护结构内包含辐射温度信号检测模块(10)、数据信号转换模块(8)、温度信号处理单元(4)、控制模块(5)以及对所有单元提供电能的电源管理模块(7)；所述温度信号检测模块(10)主要为天线，可以针对人体近场辐射信号及时做出响应；待测目标经过辐射温度信号检测模块接收温度信号变化情况，通过信号转换模块和温度信号处理单元处理后，最终温度变化情况通过温度显示模块显示给用户。温度信号检测模块(10)为可用于检测近场辐射的天线结构，该天线结构可以通过MOCVD的方式沉积于基板(3)的下底面，所述的数据转换模块(8)、信号处理单元(4)以及控制单元(5)设置于基板(10)的上表面。温度检测模块(10)、数据转换模块(8)、信号处理模块(4)以及控制系统(5)形成一种片上集成系统(3)，便于成套设备的商业化开发。集成电源管理模块(7)采用新能源储能电池，可以为整个系统中的信号检测模块(10)、数据处理模块(8)、信号转换模块(4)、控制模块(5)以及温度信号显示模块提供电能。温度信号显示模块(6)采用柔性LED显示器，可以通过文字、图像的方式显示所测部位的温度值。开关控制按钮(9)可以控制整个系统的工作与否。针对人体不同组织层结构，设计了特殊的微波辐射结构模型。对比不同组织层在微波区域的辐射功率，可以有效计算出对应的亮度温度，结合本研究中的微波辐射结构模型，可以进一步得到体内组织的准确温度。相关模型如图5所示，具体表述如下：构建皮肤层和脂肪层的损耗因子Ls和Lf：式中ω＝2πf表示角频率，l表示组织层厚度，α为衰减系数，μ为真空介电常数，εr和εi分别表示对应组织层的相对介电常数实部和虚部，不同生物组织层的介电常数、电导率等节点参数在不同的频段下具有一定的差异。结合辐射测温技术得到关键组织层的亮度温度，具体包括：皮肤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微波辐射技术的体内温度测量贴片，该温度测量贴片贴附于皮肤表面进行温度检测，包括：上壳、下底、位于上壳和下底之间的基板；所述上壳、下底、基板均为柔性结构，上壳和下底将基板进行密封；所述上壳表面设置有开关控制按钮和显示模块；所述基板上表面设置有电源管理模块、数据信号转换模块、温度信号处理单元、控制模块，下表面设置有信号检测模块；所述开关控制按钮设置于电源管理模块和其他模块之间，控制模块控制信号检测模块的信号发射和接收，信号检测模块接收到回波信号后，将回波信号传输给数据信号转换模块，将转换后的信号发给温度信号处理单元，温度信号处理单元计算出温度后，发送给显示模块进行显示；/n所述温度信号处理单元中的计算内部温度T

【技术特征摘要】
1.一种基于微波辐射技术的体内温度测量贴片，该温度测量贴片贴附于皮肤表面进行温度检测，包括：上壳、下底、位于上壳和下底之间的基板；所述上壳、下底、基板均为柔性结构，上壳和下底将基板进行密封；所述上壳表面设置有开关控制按钮和显示模块；所述基板上表面设置有电源管理模块、数据信号转换模块、温度信号处理单元、控制模块，下表面设置有信号检测模块；所述开关控制按钮设置于电源管理模块和其他模块之间，控制模块控制信号检测模块的信号发射和接收，信号检测模块接收到回波信号后，将回波信号传输给数据信号转换模块，将转换后的信号发给温度信号处理单元，温度信号处理单元计算出温度后，发送给显示模块进行显示；
所述温度信号处理单元中的计算内部温度Ta的方法为：



其中，FP为接收天线的波瓣张角，Ts表示皮肤亮度温度，Tf表示脂肪亮度温度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜晶，钟业奎，邱安美，张泽展，喻培丰，牛夷，王超，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51