无创体核温度测量的方法、装置制造方法及图纸

无创体核温度测量的方法、装置和标定设备及其标定方法，本发明专利技术在人体体表设置绝热材料层，绝热材料层内侧与人体体表之间设置体表温度传感器，用于检测人体体表温度（Ｔｓ），在绝热材料层外侧设置环境温度传感器，用于检测环境温度（Ｔｅ），并设置用于产生模拟环境温度的电热部件；通过测量得到的体表和环境温度数据，用模拟电路进行传热过程的分析，用增加瞬态项模拟电路分析法估算人体体核温度（Ｔｃ）。采用本发明专利技术方法和装置可对人体进行长期、连续、动态、个性化的无创体核温度测量，使用方便，制造和运行成本低，准确性高。采用本发明专利技术标定设备和其使用方法可提高用本发明专利技术方法和装置测量人体体核温度的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属一种获取人体动态生理参数的方法和装置，具体是一种无创体 核温度的测量方法、装置和该装置的标定设备及其标定方法。技术背景人体体核温度的动态变异性包含着体温调节系统极为丰富的信息，是重 要的生命体征，它可以作为一种中间参数为人体多种疾病的综合诊断提供参 考依据。体核温度的连续、动态测量分有创和无创两类方法，有创法给人体 带来一定的损伤，对于需要长期连续监测的场合，有创法有很大的不便。无 创体温测量方法有热绝缘法、零热流法等。热绝缘法假设体表做绝热处理 后，皮肤温度等于体核温度。热绝缘法测试时间长，精度因绝热材料性能的 不同而受到很大的限制。零热流法的基本思路是在体表给人体发送热流以补 偿体表散热，当热流为零时认为皮肤温度等于体核温度。零热流法需要加 热、冷却装置来平衡热流，装置较为复杂。另外还有学者进行了诸如红外法，微波法，超声法，丽R核磁共振法测量体核温度的研究。这些方法都有各自特定的应用条件。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种无创体核温度测量的方法、装置和 该装置的标定设备及其标定方法，用本专利技术方法和装置可实现对人体进行长 期、连续、动态、个性化的无创体核温度测量，操作简便易行、精确度高， 采用本专利技术标定设备及其标定方法可提高用本专利技术方法和装置测量人体体核 温度的准确性。本专利技术体核温度测量的方法包含下述内容1、在人体体表设置绝热材料层，绝热材料层内侧与人体体表之间设置体 表温度传感器，用于检测人体体表温度(Ts)，在绝热材料层外侧设置环境 温度传感器，用于检测环境温度(Te)，并设置用于产生模拟环境温度的电 热部件；2、用模拟电路进行传热过程的分析和计算，包含下述过程 用电热部件模拟环境升温(ATe)，测得此时皮肤温度变化量 (ATs)，以此获得人体体表组织等效热阻(Rc)与所述绝热材料层等效热 阻(Re)的比值作为个性化校正系数(A)，并获得环境温度变化量(ATe)与 皮肤温度变化量(ZVTs)的比值作为环境温度对皮肤温度影响的环境温度校 正系数(a );用电子体温计测得人体某一时刻的体核温度值(Tco)，同时测得此刻的 体表温度值(TsQ)和环境温度值(Teo)，作为参考基准点；完成上述过程后即开始测量估算测量人体体表温度值(Ts)和环境温 度(Te)，根据所述绝热材料层的等效热阻(Re)、热容量(Cs)，和前述 获取的个体化校正系数(A)和环境温度正系数(ct)，即可用瞬态模拟电路 分析法估算人体体核温度(Tc)，在估算中，用个体化校正系数(A)校正人 体体表组织等效热阻(Rc)，用环境温度校正系数(a)去除环境温度 (Te)对皮肤温度(Ts)的影响，估算中以所述参考基准点的体核温度值 (Tco)作校准。本专利技术无创体核温度测量的装置为设有可固定在人体上的绑缚带 (1)，绑缚带上设置绝热材料层(2)，绝热材料层内部贴着人体体表的部 位设有体表温度传感器(3)，绝热材料层外部设有环境温度传感器(4)和 用于产生模拟环境温度的电热部件(5)，所述的体表温度传感器和环境温 度传感器输出端与信号采集显示装置连接。下面对本专利技术方法的原理作一说明，本专利技术方法采用电路模拟传热过程 的分析和计算参见图2本专利技术方法用电路模拟传热过程的稳态导热简化热阻分析图 图3本专利技术方法所采用的稳态导热时的简化电路模拟图图4本专利技术方法所采用的增加瞬态瞬态项导热变化时的简化电路模拟图。根据上述电路模拟图可分析出皮肤温度传感器测量人体体表温度值Ts受四种因素影响，即体核温度Tc，环境温度Te，绝热材料物理性质(热阻 Re，热容量Cs)和体表组织等效热阻Rc。 Tc与上述四因素的简化数学关系，由瞬态导热电路模拟图可推导为(根据基尔霍夫电流定律) Tc 二 RcXCsXdTs/dt + Rc / ReX (Ts-Te)+Ts (1)Tc与上述四因素在稳态导热阶段的简化数学关系为Tc = Rc/ReX(Ts-Te)+Ts (2) 上述公式(1) 、 (2)即是本专利技术方法采用瞬态模拟电路分析法估算人 体体核温度(Tc)的基本表达式，从上述式(l)可看出人体体表温度Ts和 环境温度Te可通过传感器测得，绝热材料层热阻Re、热容量Cs (主要取决于 密度P和比热容c)可以人为设计，只有人体体表组织等效热阻Rc不易获 取，而且Rc还会因不同人体的体表脂肪、肌肉等因素的个体差异而有较大不 同，另外，人体体表温度Ts的变化是人体体核温度Tc和环境温度Te变化共同 作用的结果，如果环境温度Te恒定，则Ts的变化就能直接反映体核温度Tc的 动态变化，因此，需要从Ts的变化中去除环境温度变化的影响。因此本专利技术方法在测量估算前，先模拟环境温度变化ATe，测得稳定后 的皮肤温度变化量ATe，根据式(2)即可求得Rc/Re二ATs/(ATe-ATs) =A将A作为体现人体体表组织等效热阻Rc的个性化校正系数； 同时将可求得的ATS/ATe= a作为体现从皮肤温度变化中去除环境温 度影响的环境温度校正系数。这样即可实现用增加瞬态项模拟电路分析法估算人体体核温度(Tc)了。本专利技术测量人体体核温度装置的标定设备结构为设装有液体介质 (12)的容器(9)，容器内设有电加热器(13)，容器底部设有水泵搅拌器(11)，液体内设有体核温度传感器(8)，其输出端引出容器外，与数据采集显示装置连接。本专利技术标定设备的标定方法是用于标定由本专利技术装置无创体核温度测量装置绝热材料层热阻Re和热容量Cs决定的瞬态项系数Y标二 ReXCs，和用 于校准用本专利技术方法估算的体核温度变化值的误差补偿系数P标，具体过程为1、 维持标定设备容器内核心温度不变，将本专利技术无创体核温度测量装置绑缚在本专利技术标定设备容器的外壁上，稳定后测出模拟体表温度(TS);2、 维持标定设备容器内核心温度不变，用微电热片模拟环境升温 △ Teh，检测模拟体表温度变化为A Tsh;3、 微电热片停止加热，稳定后，将某点作为基准点，记录该点模拟体 表温度值、环境温度值和容器内核心温度值，分别记为(Tso、 Teo、 Tco);4、 以基准点为起始点，使标定设备容器内的温度模拟人体体核温度变 化，并连续记录和存储模拟体表温度(Ts)、环境温度(Te)和核心温度值 (Tc);5、 多次重复上述1-4步骤，并将每次得到的一组测量数据保存待用；然后包含下述内容6、 对前述每组测量数据分别进行处理，分别取得每组数据的 个体化校正系数A二Rc/Re二A Tsh/(A Teh-A Tsh)和 环境校正系数a =△ Tsh/A The ;7、根据上述的每组数据，用本专利技术方法估算容器内的模拟体核温度Tc， 将估算的Tc值与实测的标定设备容器核心温度值做对比，观察二者之间的误 差，同时人为调节瞬态项系数中的ReXCs值，取使瞬态误差最小时的ReXCs值作为该组测量数据的瞬态系数Y值；求各组瞬态系数Y值的平均值Y标，将其作为用本专利技术装置和方法估算 人体体核温度时的瞬态项系数ReXCs的标定值；8、根据上述的每组数据，求出各测量数据Tc、 Ts、 Te相对于其基准点 Tco、 Tso、 Teo的变化量；计算环境温度变化造成的体表温度变化量Tse: Tse= a X (Te-Teo)计算由单纯核心温度变化造成的体表本文档来自技高网...

【技术保护点】
无创体核温度测量的方法，其特征在于，包含下述内容：（１）、在人体体表设置绝热材料层，绝热材料层内侧与人体体表之间设置体表温度传感器，用于检测人体体表温度（Ｔｓ），在绝热材料层外侧设置环境温度传感器，用于检测环境温度（Ｔｅ），并设置用于产生模拟环境温度的电热部件；（２）、用模拟电路进行传热过程的分析和计算，包含下述过程：用电热部件模拟环境升温（△Ｔｅｈ），测得此时皮肤温度变化量（△Ｔｅｈ），以此获得人体体表组织等效热阻（Ｒｃ）与所述绝热材料层等效热阻（Ｒｅ）的比值作为个性化校正系数（Ａ），并获得环境温度变化量（△Ｔｅｈ）与皮肤温度变化量（△Ｔｅｈ）的比值作为环境温度对皮肤温度影响的环境温度校正系数（α）；用电子体温计测得人体某一时刻的体核温度值（Ｔｃ０），同时测得此刻的体表温度值（Ｔｓ０）和环境温度值（Ｔｅ０），作为参考基准点；完成上述过程后即开始进行测量估算：测量人体体表温度值（Ｔｓ）和环境温度（Ｔｅ），根据所述绝热材料层的等效热阻（Ｒｅ）、热容量（Ｃｓ），和前述获取的个体化校正系数（Ａ）和环境温度校正系数（α），即可用增加瞬态项模拟电路分析法估算人体体核温度（Ｔｃ），在估算中，用个体化校正系数（Ａ）校正人体体表组织等效热阻（Ｒｃ），用环境温度校正系数（α）去除环境温度（Ｔｅ）对皮肤温度（Ｔｓ）的影响，估算中以所述参考基准点的体核温度值（Ｔｃ０）作校准。...

【技术特征摘要】
1、无创体核温度测量的方法，其特征在于，包含下述内容(1)、在人体体表设置绝热材料层，绝热材料层内侧与人体体表之间设置体表温度传感器，用于检测人体体表温度(Ts)，在绝热材料层外侧设置环境温度传感器，用于检测环境温度(Te)，并设置用于产生模拟环境温度的电热部件；(2)、用模拟电路进行传热过程的分析和计算，包含下述过程用电热部件模拟环境升温(ΔTeh)，测得此时皮肤温度变化量(ΔTeh)，以此获得人体体表组织等效热阻(Rc)与所述绝热材料层等效热阻(Re)的比值作为个性化校正系数(A)，并获得环境温度变化量(ΔTeh)与皮肤温度变化量(ΔTsh)的比值作为环境温度对皮肤温度影响的环境温度校正系数(α)；用电子体温计测得人体某一时刻的体核温度值(TC0)，同时测得此刻的体表温度值(TS0)和环境温度值(Te0)，作为参考基准点；完成上述过程后即开始进行测量估算测量人体体表温度值(Ts)和环境温度(Te)，根据所述绝热材料层的等效热阻(Re)、热容量(Cs)，和前述获取的个体化校正系数(A)和环境温度校正系数(α)，即可用增加瞬态项模拟电路分析法估算人体体核温度(Tc)，在估算中，用个体化校正系数(A)校正人体体表组织等效热阻(Rc)，用环境温度校正系数(α)去除环境温度(Te)对皮肤温度(Ts)的影响，估算中以所述参考基准点的体核温度值(TC0)作校准。2、根据权利要求l所述的无创体核温度测量的方法，其特征在于所述 用增加瞬态项模拟电路分析法估算人体体核温度(Tc)的方法是用下述估 算式(3)进行体核温度估算 Tc 二AXReXCsX[ ( dTs -aXdTe) /dt] +AX[(Tso+ dTs - aXdTe) - (Teo+ dTe) ]+ [ ( Tso+ dTs ) -cxXdTe](3) 式中Tc为人体体核温度估算值 Cs为绝热材料层的热容量Ts为即时测得的人体体表温度值 Te为即时测得的环境温度值 Re为绝热材料层的热阻A为通过环境温升ATeh获取的个性化校正系数 A二Rc/Re二ATsh/ (ATeh-ATsh)Rc为人体体表组织等效热阻 a为通过环境温升ATeh获取的环境温度校正系数 a 二ATsh/ATehTso为参考基准点体表温度值 Teo为参考基准点环境温度值 然后将按上述公式估算的人体体核温度(Tc)初始点值和基准点 (Tco)值做差值比较，得到的差值作为后续体核温度估算值的校正量。3、根据权利要求l所述无创体核温度测量的方法，其特征在于所述用增加瞬态项模拟电路分析法估算人体体核温度(Tc)的方法是按下述估算式进行体核温度Tc的估算稳态量估算Tc稳二 Tco+ (dTs—a XdTe) / (4)瞬态量估算AXReXCsX (dTs—a XdTe) /dt (5)则体核温度估算值为Tc二Tc稳+Tc瞬式中Tc为人体体核温度估算值Cs为绝热材料层的热容量Ts为即时测得的人体体表温度值Te为即时测得的环境温度值 Re为绝热材料层的热阻A为通过环境温升ATeh获取的个性化校正系数A=Rc/Re=ZVTsh/ (ATeh-Msh) a为通过环境温升ATeh获取的环境温度校正系数 a =ATsh/ATeh然后将按上述公式估算的人体体核温度(Tc)初始点值和基准点 (Tco)值做差值比较，得到的差值作为后续体核温度估算值的校正量。4、 根据权利要求3所述的无创体核温度测量的方法，其特征在于用误 差补偿系数3标对估算的体核温...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨福生，谢敏，沈显威，
申请(专利权)人：杨福生，谢敏，沈显威，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]