專利名稱：：無創(chuàng)體核溫度測量的方法、裝置和標(biāo)定設(shè)備及其標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬一種獲取人體動態(tài)生理參數(shù)的方法和裝置，具體是一種無創(chuàng)體核溫度的測量方法、裝置和該裝置的標(biāo)定設(shè)備及其標(biāo)定方法。技術(shù)背景人體體核溫度的動態(tài)變異性包含著體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)極為豐富的信息，是重要的生命體征，它可以作為一種中間參數(shù)為人體多種疾病的綜合診斷提供參考依據(jù)。體核溫度的連續(xù)、動態(tài)測量分有創(chuàng)和無創(chuàng)兩類方法，有創(chuàng)法給人體帶來一定的損傷，對于需要長期連續(xù)監(jiān)測的場合，有創(chuàng)法有很大的不便。無創(chuàng)體溫測量方法有熱絕緣法、零熱流法等。熱絕緣法假設(shè)體表做絕熱處理后，皮膚溫度等于體核溫度。熱絕緣法測試時(shí)間長，精度因絕熱材料性能的不同而受到很大的限制。零熱流法的基本思路是在體表給人體發(fā)送熱流以補(bǔ)償體表散熱，當(dāng)熱流為零時(shí)認(rèn)為皮膚溫度等于體核溫度。零熱流法需要加熱、冷卻裝置來平衡熱流，裝置較為復(fù)雜。另外還有學(xué)者進(jìn)行了諸如紅外法，微波法，超聲法，麗R核磁共振法測量體核溫度的研究。這些方法都有各自特定的應(yīng)用條件。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種無創(chuàng)體核溫度測量的方法、裝置和該裝置的標(biāo)定設(shè)備及其標(biāo)定方法，用本發(fā)明方法和裝置可實(shí)現(xiàn)對人體進(jìn)行長期、連續(xù)、動態(tài)、個(gè)性化的無創(chuàng)體核溫度測量，操作簡便易行、精確度高，采用本發(fā)明標(biāo)定設(shè)備及其標(biāo)定方法可提高用本發(fā)明方法和裝置測量人體體核溫度的準(zhǔn)確性。本發(fā)明體核溫度測量的方法包含下述內(nèi)容1、在人體體表設(shè)置絕熱材料層，絕熱材料層內(nèi)側(cè)與人體體表之間設(shè)置體表溫度傳感器，用于檢測人體體表溫度(Ts)，在絕熱材料層外側(cè)設(shè)置環(huán)境溫度傳感器，用于檢測環(huán)境溫度(Te)，并設(shè)置用于產(chǎn)生模擬環(huán)境溫度的電熱部件；2、用模擬電路進(jìn)行傳熱過程的分析和計(jì)算，包含下述過程用電熱部件模擬環(huán)境升溫(ATe)，測得此時(shí)皮膚溫度變化量(ATs)，以此獲得人體體表組織等效熱阻(Rc)與所述絕熱材料層等效熱阻(Re)的比值作為個(gè)性化校正系數(shù)(A)，并獲得環(huán)境溫度變化量(ATe)與皮膚溫度變化量(ZVTs)的比值作為環(huán)境溫度對皮膚溫度影響的環(huán)境溫度校正系數(shù)(a);用電子體溫計(jì)測得人體某一時(shí)刻的體核溫度值(Tco)，同時(shí)測得此刻的體表溫度值(TsQ)和環(huán)境溫度值(Teo)，作為參考基準(zhǔn)點(diǎn)；完成上述過程后即開始測量估算測量人體體表溫度值(Ts)和環(huán)境溫度(Te)，根據(jù)所述絕熱材料層的等效熱阻(Re)、熱容量(Cs)，和前述獲取的個(gè)體化校正系數(shù)(A)和環(huán)境溫度正系數(shù)(ct)，即可用瞬態(tài)模擬電路分析法估算人體體核溫度(Tc)，在估算中，用個(gè)體化校正系數(shù)(A)校正人體體表組織等效熱阻(Rc)，用環(huán)境溫度校正系數(shù)(a)去除環(huán)境溫度(Te)對皮膚溫度(Ts)的影響，估算中以所述參考基準(zhǔn)點(diǎn)的體核溫度值(Tco)作校準(zhǔn)。本發(fā)明無創(chuàng)體核溫度測量的裝置為設(shè)有可固定在人體上的綁縛帶(1)，綁縛帶上設(shè)置絕熱材料層(2)，絕熱材料層內(nèi)部貼著人體體表的部位設(shè)有體表溫度傳感器(3)，絕熱材料層外部設(shè)有環(huán)境溫度傳感器(4)和用于產(chǎn)生模擬環(huán)境溫度的電熱部件(5)，所述的體表溫度傳感器和環(huán)境溫度傳感器輸出端與信號采集顯示裝置連接。下面對本發(fā)明方法的原理作一說明，本發(fā)明方法采用電路模擬傳熱過程的分析和計(jì)算參見圖2本發(fā)明方法用電路模擬傳熱過程的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱簡化熱阻分析圖圖3本發(fā)明方法所采用的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)的簡化電路模擬圖圖4本發(fā)明方法所采用的增加瞬態(tài)瞬態(tài)項(xiàng)導(dǎo)熱變化時(shí)的簡化電路模擬圖。根據(jù)上述電路模擬圖可分析出皮膚溫度傳感器測量人體體表溫度值Ts受四種因素影響，即體核溫度Tc，環(huán)境溫度Te，絕熱材料物理性質(zhì)(熱阻Re，熱容量Cs)和體表組織等效熱阻Rc。Tc與上述四因素的簡化數(shù)學(xué)關(guān)系，由瞬態(tài)導(dǎo)熱電路模擬圖可推導(dǎo)為(根據(jù)基爾霍夫電流定律)Tc二RcXCsXdTs/dt+Rc/ReX(Ts-Te)+Ts(1)Tc與上述四因素在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱階段的簡化數(shù)學(xué)關(guān)系為Tc=Rc/ReX(Ts-Te)+Ts(2)上述公式(1)、(2)即是本發(fā)明方法采用瞬態(tài)模擬電路分析法估算人體體核溫度(Tc)的基本表達(dá)式，從上述式(l)可看出人體體表溫度Ts和環(huán)境溫度Te可通過傳感器測得，絕熱材料層熱阻Re、熱容量Cs(主要取決于密度P和比熱容c)可以人為設(shè)計(jì)，只有人體體表組織等效熱阻Rc不易獲取，而且Rc還會因不同人體的體表脂肪、肌肉等因素的個(gè)體差異而有較大不同，另外，人體體表溫度Ts的變化是人體體核溫度Tc和環(huán)境溫度Te變化共同作用的結(jié)果，如果環(huán)境溫度Te恒定，則Ts的變化就能直接反映體核溫度Tc的動態(tài)變化，因此，需要從Ts的變化中去除環(huán)境溫度變化的影響。因此本發(fā)明方法在測量估算前，先模擬環(huán)境溫度變化ATe，測得穩(wěn)定后的皮膚溫度變化量ATe，根據(jù)式(2)即可求得Rc/Re二ATs/(ATe-ATs)=A將A作為體現(xiàn)人體體表組織等效熱阻Rc的個(gè)性化校正系數(shù)；同時(shí)將可求得的ATS/ATe=a作為體現(xiàn)從皮膚溫度變化中去除環(huán)境溫度影響的環(huán)境溫度校正系數(shù)。這樣即可實(shí)現(xiàn)用增加瞬態(tài)項(xiàng)模擬電路分析法估算人體體核溫度(Tc)了。本發(fā)明測量人體體核溫度裝置的標(biāo)定設(shè)備結(jié)構(gòu)為設(shè)裝有液體介質(zhì)(12)的容器(9)，容器內(nèi)設(shè)有電加熱器(13)，容器底部設(shè)有水泵攪拌器(11)，液體內(nèi)設(shè)有體核溫度傳感器(8)，其輸出端引出容器外，與數(shù)據(jù)采集顯示裝置連接。本發(fā)明標(biāo)定設(shè)備的標(biāo)定方法是用于標(biāo)定由本發(fā)明裝置無創(chuàng)體核溫度測量裝置絕熱材料層熱阻Re和熱容量Cs決定的瞬態(tài)項(xiàng)系數(shù)Y標(biāo)二ReXCs，和用于校準(zhǔn)用本發(fā)明方法估算的體核溫度變化值的誤差補(bǔ)償系數(shù)P標(biāo)，具體過程為1、維持標(biāo)定設(shè)備容器內(nèi)核心溫度不變，將本發(fā)明無創(chuàng)體核溫度測量裝置綁縛在本發(fā)明標(biāo)定設(shè)備容器的外壁上，穩(wěn)定后測出模擬體表溫度(TS);2、維持標(biāo)定設(shè)備容器內(nèi)核心溫度不變，用微電熱片模擬環(huán)境升溫△Teh，檢測模擬體表溫度變化為ATsh;3、微電熱片停止加熱，穩(wěn)定后，將某點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，記錄該點(diǎn)模擬體表溫度值、環(huán)境溫度值和容器內(nèi)核心溫度值，分別記為(Tso、Teo、Tco);4、以基準(zhǔn)點(diǎn)為起始點(diǎn)，使標(biāo)定設(shè)備容器內(nèi)的溫度模擬人體體核溫度變化，并連續(xù)記錄和存儲模擬體表溫度(Ts)、環(huán)境溫度(Te)和核心溫度值(Tc);5、多次重復(fù)上述1-4步驟，并將每次得到的一組測量數(shù)據(jù)保存待用；然后包含下述內(nèi)容6、對前述每組測量數(shù)據(jù)分別進(jìn)行處理，分別取得每組數(shù)據(jù)的個(gè)體化校正系數(shù)A二Rc/Re二ATsh/(ATeh-ATsh)和環(huán)境校正系數(shù)a=△Tsh/AThe;7、根據(jù)上述的每組數(shù)據(jù)，用本發(fā)明方法估算容器內(nèi)的模擬體核溫度Tc，將估算的Tc值與實(shí)測的標(biāo)定設(shè)備容器核心溫度值做對比，觀察二者之間的誤差，同時(shí)人為調(diào)節(jié)瞬態(tài)項(xiàng)系數(shù)中的ReXCs值，取使瞬態(tài)誤差最小時(shí)的ReXCs值作為該組測量數(shù)據(jù)的瞬態(tài)系數(shù)Y值；求各組瞬態(tài)系數(shù)Y值的平均值Y標(biāo)，將其作為用本發(fā)明裝置和方法估算人體體核溫度時(shí)的瞬態(tài)項(xiàng)系數(shù)ReXCs的標(biāo)定值；8、根據(jù)上述的每組數(shù)據(jù)，求出各測量數(shù)據(jù)Tc、Ts、Te相對于其基準(zhǔn)點(diǎn)Tco、Tso、Teo的變化量；計(jì)算環(huán)境溫度變化造成的體表溫度變化量Tse:Tse=aX(Te-Teo)計(jì)算由單純核心溫度變化造成的體表溫度變化量dTsc二(Ts-Tso)-aX(Te-Teo);用本發(fā)明方法估算核心溫度變化量dTc，將估算的核心溫度變化量dTc與實(shí)測的對應(yīng)核心溫度變化量相比，得到由體表溫度變化量估算體核溫度變化量的誤差補(bǔ)償系數(shù)P:3=體核溫度變化估算值/體核溫度變化實(shí)測值=dTc/(Tc實(shí)-Tco);求各組誤差補(bǔ)償系數(shù)P的平均值作為用本發(fā)明方法估算人體體核溫度時(shí)的誤差補(bǔ)償系數(shù)P標(biāo)。本發(fā)明提供了一種無創(chuàng)人體體核溫度測量的新方法和新裝置，采用本發(fā)明方法和裝置可對人體進(jìn)行長期、連續(xù)、動態(tài)、個(gè)性化的無創(chuàng)體核溫度測量，使用方便，制造和運(yùn)行成本低，準(zhǔn)確性高。采用本發(fā)明標(biāo)定設(shè)備和其標(biāo)定方法可提高用本發(fā)明方法和裝置測量人體體核溫度變化的準(zhǔn)確性。圖l、熱絕緣法測量體核溫度方框示意2、本發(fā)明方法用電路模擬傳熱過程的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱簡化熱阻分析3、本發(fā)明方法所采用的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)的簡化電路模擬4、本發(fā)明方法所采用的增加瞬態(tài)導(dǎo)熱變化時(shí)的簡化電路模擬圖。圖5、本發(fā)明裝置方框結(jié)構(gòu)示意6、實(shí)施例l本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意7、實(shí)施例3本發(fā)明標(biāo)定設(shè)備結(jié)構(gòu)示意8、實(shí)施例5瞬態(tài)系數(shù)Y標(biāo)標(biāo)定示意9、實(shí)施例5誤差補(bǔ)償系數(shù)3標(biāo)定示意圖l一綁縛帶2—絕熱材料層3—體表溫度傳感器4一環(huán)境溫度傳感器5—電熱元件6—彈性帶7—鎖扣裝置8—體核溫度傳感器9一容器10—蓋11一攪拌泵12—介質(zhì)13—電加熱元件14—測量盤具體實(shí)施方案實(shí)施例l參見圖6，為本發(fā)明體核溫度測量裝置的一個(gè)實(shí)施例，該裝置設(shè)有帶綁縛帶1的測量盤14,綁縛帶由軟布制成，其上有彈性材料6和鎖扣裝置7以保證對人體的縛緊度。測量盤14上設(shè)有絕熱材料層2，其內(nèi)側(cè)貼著人體皮膚的部位裝有體表溫度傳感器3，靠近外側(cè)的絕熱材料層內(nèi)嵌有環(huán)境溫度傳感器4和與電池連接的電熱元件5，測量盤呈長方體，尺寸為40*40*15腿3(長*寬*高)，重10g,電熱元件5為35*35*1咖的微電熱軟薄片，鑲嵌于絕熱材料中。微電熱片與體表溫度傳感器3之間被絕熱材料層2隔離，二者垂直距離為10mm，體表溫度傳感器3可經(jīng)過良導(dǎo)熱體與皮膚表面緊密接觸，環(huán)境溫度傳感器4與微電熱片5良導(dǎo)熱接觸，體表溫度傳感器3、環(huán)境溫度傳感器4、微電熱片電熱元件5與測量盤中心重合，體表溫度傳感器3和環(huán)境溫度傳感器4輸出端分別與溫度信號采集裝置連接。實(shí)施例2本例為本發(fā)明體核溫度測量方法的一個(gè)實(shí)施例，將實(shí)施例l所述裝置固定在人體上，即可進(jìn)行體核溫度估算，具體過程如下1.將測量裝置綁縛到測量部位，穩(wěn)定30分鐘；2、用微電熱片電熱元件5模擬環(huán)境升溫ATeh，穩(wěn)定20分鐘后，檢測皮膚溫度變化為ATsh，則可得個(gè)體化校正系數(shù)A=Rc/Re=ATsh/(ATeh-ATsh)環(huán)境溫度校正系數(shù)a=ATsh/ATeh3.停止加熱后，記錄某一時(shí)刻的皮膚溫度Ts和環(huán)境溫度Te，同時(shí)用電子體溫計(jì)測量體核溫度(直腸或腋窩)并記錄下來，分別記為Tso、Teo、Tco，作為參考基準(zhǔn)點(diǎn)；4、開始進(jìn)行體核溫度的估算采集不同時(shí)刻人體的體表溫度Ts和環(huán)境溫度Te，采用公式3進(jìn)行體核度估算Tc=AXRexCsX[(dTs-aXdTe)/dt]+Ax[(Tso十dTs-aXdTe)-(Teo+dTe)]+[(Tso+dTs)-aXdTe](3)式中Tc為人體體核溫度估算值Cs為絕熱材料層的熱容量Ts為即時(shí)測得的人體體表溫度值Te為即時(shí)測得的環(huán)境溫度值Re為絕熱材料層的熱阻A為已通過環(huán)境溫升ATeh獲取的個(gè)性化校正系數(shù)A=Rc/Re=ATsh/(ATeh-ATsh)a為通過環(huán)境溫升ATeh獲取的環(huán)境溫度校正系數(shù)a=ATsh/ATeh然后用參考基準(zhǔn)點(diǎn)的體核溫度值Tco對用公式3估算的值做單點(diǎn)校準(zhǔn)，即將上述按公式3估算的人體體核溫度Tc初始點(diǎn)值和基準(zhǔn)點(diǎn)所測的Tco值做差值比較，得到的差值作為后續(xù)體核溫度估算值的校正量。在上述估算公式中，熱絕緣材料熱阻Re、熱容量Cs可人為設(shè)計(jì)(例如通過改變絕熱材料層的密度P和比熱容c)，A和a也已求出，(dTs-aXdTe)為去除了環(huán)境溫度影響后的皮膚溫度變化量，所以可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)測得的Ts和Te估算體核溫度Tc。實(shí)施例3本例為本發(fā)明體核溫度測量方法的又一個(gè)實(shí)施例本方法與實(shí)施例2的不同點(diǎn)在于第4步體核溫度的估算方法有所不同，本例在求得個(gè)體化校正系數(shù)A，環(huán)境溫度校正系數(shù)a，和參考基準(zhǔn)點(diǎn)的Tso、Teo、Tco后，按下面的公式進(jìn)行體核溫度Tc的估算穩(wěn)態(tài)量估算Tc穩(wěn)二Tco+(dTs—aXdTe)/(l_a)(4)瞬態(tài)量估算Tc瞬二AXReXCsX(dTs—aXdTe)/dt(5)則體核溫度估算值為Tc二Tc穩(wěn)+Tc瞬式中Tc為人體體核溫度估算值Cs為絕熱材料層的熱容量Ts為即時(shí)測得的人體體表溫度值Te為即時(shí)測得的環(huán)境溫度值Re為絕熱材料層的熱阻A為通過環(huán)境溫升ATeh獲取的個(gè)性化校正系數(shù)A二Rc/Re二ATsh/(ATeh-ATsh)a為通過環(huán)境溫升ATeh獲取的環(huán)境溫度校正系數(shù)a二ATsh/ATeh然后用參考基準(zhǔn)點(diǎn)的體核溫度值Tco對用公式3估算的值做單點(diǎn)校準(zhǔn)，即將上述估算的人體體核溫度Tc初始點(diǎn)值和基準(zhǔn)點(diǎn)所測的Tco值做差值比較，得到的差值作為后續(xù)體核溫度估算值的校正量。上述方法的估算原理是.-如前述個(gè)體化校正系數(shù)A=Rc/Re=dTsh/(dTeh-dTsh)環(huán)境溫度校正系數(shù)a=dTsh/dTeh。所以A與a的關(guān)系為A二a/(l-a)環(huán)境溫度不變時(shí)，公式lTc=RcXCsXdTs/dt+Rc/ReX(Ts-Te)+Ts二AXReXCsX[(dTs-aXdTe)/dt]+Ax(Ts-Te)+Ts中穩(wěn)態(tài)量中體核溫度的變化成分為dTc=AXdTs+dTs=a/(1-a)XdTs+dTs=dTs/(l-a)去除環(huán)境溫度對皮膚溫度的影響，即得dTc二(dTs—aXdTe)/(l—a)(6)故可得公式5穩(wěn)態(tài)量Tc穩(wěn)二Tco+(dTs—aXdTe)/(l—a)(4)而根據(jù)公式(3)，瞬態(tài)量估算T，=AXReXCsX[(dTs-axdTe)/dt](5)其中ReXCs可根據(jù)事先對測量裝置絕熱材料層標(biāo)定的瞬態(tài)系數(shù)Y標(biāo)二ReXCs值進(jìn)行計(jì)算從而可以得到體核溫度估算值為穩(wěn)態(tài)值與瞬態(tài)值之和Tc二Tc穩(wěn)+Tc瞬為了提高上述估算值的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步方案是用誤差補(bǔ)償系數(shù)P標(biāo)對其、_LLZ—上l/、1/、J_LZ—上l/、k上L/丄.，.、,丄tzt進(jìn)訂仲伝，進(jìn)訂仲1蕓tfJ伯昇力y太定用經(jīng)過標(biāo)定的誤差補(bǔ)償系數(shù)P對前述的穩(wěn)態(tài)量進(jìn)行補(bǔ)償后得(Tc穩(wěn))補(bǔ)=Tco+(dTs—aXdTe)/[P標(biāo)X(1—a)]瞬態(tài)量的估算與前述相同；則體核溫度估算值為Tc=((Tc穩(wěn))補(bǔ)+Tc瞬。實(shí)施例4本例是本發(fā)明無創(chuàng)體核溫度測量裝置標(biāo)定設(shè)備的實(shí)施例，本標(biāo)定設(shè)備是一個(gè)體溫模擬發(fā)生器，具體結(jié)構(gòu)參見圖7，容器模擬人體軀干呈圓桶形，總體尺寸定為桶高250腿，內(nèi)徑80mm，ABS底座25mm厚。頂蓋10為10mm厚ABS材料，頂蓋上留有走線孔和排氣孔，并設(shè)有支撐電熱元件13的絕緣裝置。電加熱元件為交流220V，500W型圓柱鋼管加熱棒，長200mm，直徑10mm，用來模擬體核熱源。桶內(nèi)介質(zhì)為水，12V4W的潛水泵固定在底座上，攪動水流，使桶內(nèi)水溫均勻。體溫模擬發(fā)生器的桶壁用來模擬體核到體表的熱阻，其厚度確定如下。人體皮膚導(dǎo)熱系數(shù)=0.47W/(m.k)，脂肪導(dǎo)熱系數(shù)=0.21W/(m.k)，正常腹部男性皮膚皺襞(皮膚+皮下脂肪)厚度為5-15mm，女性皮膚皺襞為12-20mm。本例取平均皮厚=10mm，其中表皮厚=2mm，脂肪厚二8mm，根據(jù)導(dǎo)熱穩(wěn)態(tài)階段，總熱阻等于串聯(lián)熱阻之和，艮口<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>代入數(shù)據(jù)計(jì)算得皮皺平均導(dǎo)熱系數(shù)為Aa二O.236W/(m.k)。ABS材料導(dǎo)熱系數(shù)Aabs二0.2512W/(m,k)，則同樣根據(jù)上述熱阻相等的原理，等價(jià)10腿皮皺厚度的ABS材料厚度為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>所以模型中ABS桶壁厚度定為llmm。為控制體溫模擬發(fā)生器內(nèi)水溫，另設(shè)計(jì)了溫度控制板，控溫精度在士o.rc，以便根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求來實(shí)現(xiàn)體溫模擬發(fā)生器內(nèi)溫度的恒定和變化。桶內(nèi)設(shè)有模擬體核溫度傳感器8，用于檢測模擬的體核溫度。實(shí)施例5本例為本發(fā)明無創(chuàng)體核溫度測量裝置標(biāo)定設(shè)備標(biāo)定方法的實(shí)施例。本例采用實(shí)施例4所述的標(biāo)定設(shè)備和實(shí)施例3所述的測量盤，其溫度傳感器輸出端與溫度信號采集控制板連接，用于采集標(biāo)定設(shè)備和測量盤的溫度信號，并控制標(biāo)定設(shè)備容器內(nèi)核的溫度。為了正確估算體核溫度瞬態(tài)量和減小估算中存在的誤差，新測量盤在使用前要用標(biāo)定設(shè)備對其參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，本方法即可用于標(biāo)定本發(fā)明無創(chuàng)體核溫度測量裝置，同時(shí)可用于校準(zhǔn)用本發(fā)明無創(chuàng)體核溫度測量裝置和測量方法進(jìn)行側(cè)量得到的估算值。本方法的目的一是標(biāo)定出實(shí)施例l所述測量盤的瞬態(tài)系數(shù)Y=ReXCs，以便使其可用實(shí)施例2或?qū)嵤├?所述方法進(jìn)行人體體核溫度瞬態(tài)成分的估算；二是求出用本發(fā)明進(jìn)行人體體核溫度變化估算產(chǎn)生的誤差補(bǔ)償系數(shù)e，以補(bǔ)償估算存在的誤差。具體過程是1、室溫25"C，模擬體溫發(fā)生器核心溫度控溫在37。C。測量盤按圖7所示綁縛在模擬體溫發(fā)生器上，穩(wěn)定30分鐘。此時(shí)，在環(huán)境溫度波動不大的情況下(dTe〈rC)，體表溫度接近一個(gè)穩(wěn)定值；2、模擬體溫發(fā)生器核心溫度仍控溫在37"C不變，微電熱片模擬環(huán)境升溫ATeh，檢測皮膚溫度變化為ATsh;3、微電熱片停止加熱，穩(wěn)定30分鐘，使微電熱片溫度回落到升溫前的溫度點(diǎn)。然后，同時(shí)記錄一點(diǎn)體表溫度值、環(huán)境溫度值和核心溫度值，分別記為Tso、Teo、Tco;4、模擬體溫發(fā)生器核心溫度在36-4rc范圍內(nèi)以rc的梯度變動，每個(gè)溫度梯度上保持l小時(shí)。同時(shí)連續(xù)記錄體表、環(huán)境和核心溫度值，分別以Tst、Tet和Tct記錄在計(jì)算機(jī)中。5、重復(fù)上述1-4，測量10次，將每次測量得到的一組結(jié)果保存在不同的目錄中待用。6、根據(jù)上述各組數(shù)據(jù)標(biāo)定瞬態(tài)系數(shù)Y:公式(1)中體核溫度中瞬態(tài)項(xiàng)RcXCsXdTs/dt中的系數(shù)不宜直接取得，但通過微電熱片模擬環(huán)境溫度變化Teh，可得到A=Rc/Re=ATsh/(ATeh-△Tsh)所以Rc二AXRe=△Tsh/(ATeh-△Tsh)xRe則瞬態(tài)項(xiàng)表示為AXReXCsXdTs/dt=△Tsh〃ATeh-△Tsh)XRexCsXdTs/dt因?yàn)锳二ATsh/(ATeh-△Tsh)部分可由前述第2步微電熱片模擬環(huán)境溫度變化ATsh/求得，而RexCs部分是一個(gè)與測量盤本身熱物理性質(zhì)有關(guān)的量，一旦測量盤的物理性質(zhì)和形狀確定了，ReXCs就確定了。所以ReXCs也是一個(gè)定量，我們將ReXCs作為瞬態(tài)系數(shù)Y，具體標(biāo)定過程是對10組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，做如下的處理根據(jù)微電熱片模擬環(huán)境溫度變化數(shù)據(jù)，取得個(gè)體化校正系數(shù)A=Rc/Re=ATsh/(ATeh-ATsh)取得環(huán)境校正系數(shù)a=dTsh/dTeh用公式3:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>估算模擬體溫發(fā)生器核心溫度，并和實(shí)測的模擬體溫發(fā)生器核心溫度做對比，同時(shí)人為調(diào)節(jié)ReXCs值，觀察核心溫度估算值和實(shí)測值間瞬態(tài)誤差大小，如圖8所示，取瞬態(tài)誤差最小時(shí)的ReXCs值為該組實(shí)驗(yàn)的瞬態(tài)系數(shù)Y值(圖中ReXCs二80時(shí)得到的Tcl最接近實(shí)測值)。這樣10組標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就得到10個(gè)瞬態(tài)系數(shù)Y值，如表1所示。則該測量盤的瞬態(tài)系數(shù)為10次Y取平均值，Y'=87.1，該值即可作為用實(shí)施例l測量盤測量人體體核溫度時(shí)所用公式(3)進(jìn)行估算時(shí)瞬態(tài)項(xiàng)的標(biāo)定系數(shù).<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>7、根據(jù)上述各組數(shù)據(jù)標(biāo)定誤差補(bǔ)償系數(shù)e測量中發(fā)現(xiàn)，在由體表溫度變化量dTs推導(dǎo)體核溫度變化量dTc的過程中，由于基準(zhǔn)點(diǎn)的選取、環(huán)境溫度影響扣除等操作存在一定的誤差，所以導(dǎo)致核心溫度變化量dTc的估算值和實(shí)際值間存在一定的誤差，為對這種誤差給以補(bǔ)償，本例對用實(shí)施例l所述測量盤，實(shí)施例2、3所述估算體核溫度的測量方法標(biāo)定一個(gè)誤差補(bǔ)償系數(shù)P，方法如下對前述1-5得到的10組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按如下步驟做處理①根據(jù)記錄的微電熱片模擬環(huán)境升溫ATeh值和相應(yīng)體表溫度變化值△Tsh，可以算得個(gè)體化校正系數(shù)A=Rc/Re=ATsh/(ATeh-ATsh)環(huán)境溫度校正系數(shù)a=ATsh/ATeh'②取實(shí)驗(yàn)步驟3記錄的數(shù)據(jù)值Tco，Tso和Teo分別作為核心溫度，體表溫度和環(huán)境溫度變化的基準(zhǔn)(參見圖9);③計(jì)算實(shí)驗(yàn)步驟4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對于基準(zhǔn)的變化量(參見圖9)核心溫度Tc相對其基準(zhǔn)的變化量Tc-Tco;體表溫度TS相對其基準(zhǔn)的變化量TS-TSO;環(huán)境溫度Te相對其基準(zhǔn)的變化量Te-Teo。計(jì)算環(huán)境溫度變化造成的體表溫度變化量aX(Te-Teo);由于體表溫度的變化是核心溫度和環(huán)境溫度共同作用的結(jié)果，即體表溫度變化量=核心溫度變化作用量+環(huán)境溫度變化作用量，所以這里計(jì)算出核心溫度變化造成的體表溫度變化量△Tsc=(Ts-Tso)-aX(Te-Teo);◎由單純核心溫度變化造成的體表溫度變化量dTsc來估算核心溫度變化量的穩(wěn)態(tài)成分這里采用實(shí)施例3所述的估算式6進(jìn)行估算dTc=(dTs—aXdTe)/(l—a)(6)⑦將⑥估算的核心溫度變化量dTc與前述第四步中得到的實(shí)測穩(wěn)態(tài)核心溫度變化量相比，就得到由體表溫度變化量估算體核溫度變化量的誤差補(bǔ)償系數(shù)P，艮口P二體核溫度變化估算量/體核溫度變化實(shí)測量=dTc/(Tc實(shí)-Tco)⑧、10組標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就得到10個(gè)P值，如表2所示，10個(gè)3取其平均值得O.8835。將該值作為用體表溫度變化量估算體核溫度變化量的誤差補(bǔ)償系數(shù)3標(biāo)。將用本發(fā)明方法估算出的體核溫度變化量用誤差補(bǔ)償系數(shù)P標(biāo)修正后，再與實(shí)測核心溫度變化量做對比，其誤差大為降低(參見表2).表2用誤差補(bǔ)償系數(shù)估算核心溫度變化量時(shí)的誤差表<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>通過以上瞬態(tài)系數(shù)Y標(biāo)和誤差補(bǔ)償系數(shù)3標(biāo)的標(biāo)定，標(biāo)定過程就結(jié)束了，用標(biāo)定后的測量盤進(jìn)行實(shí)際的測量估算并用誤差補(bǔ)償系數(shù)對估算值進(jìn)行補(bǔ)償可提高估算結(jié)果的準(zhǔn)確性。權(quán)利要求1、無創(chuàng)體核溫度測量的方法，其特征在于，包含下述內(nèi)容(1)、在人體體表設(shè)置絕熱材料層，絕熱材料層內(nèi)側(cè)與人體體表之間設(shè)置體表溫度傳感器，用于檢測人體體表溫度(Ts)，在絕熱材料層外側(cè)設(shè)置環(huán)境溫度傳感器，用于檢測環(huán)境溫度(Te)，并設(shè)置用于產(chǎn)生模擬環(huán)境溫度的電熱部件；(2)、用模擬電路進(jìn)行傳熱過程的分析和計(jì)算，包含下述過程用電熱部件模擬環(huán)境升溫(ΔTeh)，測得此時(shí)皮膚溫度變化量(ΔTeh)，以此獲得人體體表組織等效熱阻(Rc)與所述絕熱材料層等效熱阻(Re)的比值作為個(gè)性化校正系數(shù)(A)，并獲得環(huán)境溫度變化量(ΔTeh)與皮膚溫度變化量(ΔTsh)的比值作為環(huán)境溫度對皮膚溫度影響的環(huán)境溫度校正系數(shù)(α)；用電子體溫計(jì)測得人體某一時(shí)刻的體核溫度值(TC0)，同時(shí)測得此刻的體表溫度值(TS0)和環(huán)境溫度值(Te0)，作為參考基準(zhǔn)點(diǎn)；完成上述過程后即開始進(jìn)行測量估算測量人體體表溫度值(Ts)和環(huán)境溫度(Te)，根據(jù)所述絕熱材料層的等效熱阻(Re)、熱容量(Cs)，和前述獲取的個(gè)體化校正系數(shù)(A)和環(huán)境溫度校正系數(shù)(α)，即可用增加瞬態(tài)項(xiàng)模擬電路分析法估算人體體核溫度(Tc)，在估算中，用個(gè)體化校正系數(shù)(A)校正人體體表組織等效熱阻(Rc)，用環(huán)境溫度校正系數(shù)(α)去除環(huán)境溫度(Te)對皮膚溫度(Ts)的影響，估算中以所述參考基準(zhǔn)點(diǎn)的體核溫度值(TC0)作校準(zhǔn)。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的無創(chuàng)體核溫度測量的方法，其特征在于所述用增加瞬態(tài)項(xiàng)模擬電路分析法估算人體體核溫度(Tc)的方法是用下述估算式(3)進(jìn)行體核溫度估算Tc二AXReXCsX[(dTs-aXdTe)/dt]+AX[(Tso+dTs-aXdTe)-(Teo+dTe)]+[(Tso+dTs)-cxXdTe](3)式中Tc為人體體核溫度估算值Cs為絕熱材料層的熱容量Ts為即時(shí)測得的人體體表溫度值Te為即時(shí)測得的環(huán)境溫度值Re為絕熱材料層的熱阻A為通過環(huán)境溫升ATeh獲取的個(gè)性化校正系數(shù)A二Rc/Re二ATsh/(ATeh-ATsh)Rc為人體體表組織等效熱阻a為通過環(huán)境溫升ATeh獲取的環(huán)境溫度校正系數(shù)a二ATsh/ATehTso為參考基準(zhǔn)點(diǎn)體表溫度值Teo為參考基準(zhǔn)點(diǎn)環(huán)境溫度值然后將按上述公式估算的人體體核溫度(Tc)初始點(diǎn)值和基準(zhǔn)點(diǎn)(Tco)值做差值比較，得到的差值作為后續(xù)體核溫度估算值的校正量。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述無創(chuàng)體核溫度測量的方法，其特征在于所述用增加瞬態(tài)項(xiàng)模擬電路分析法估算人體體核溫度(Tc)的方法是按下述估算式進(jìn)行體核溫度Tc的估算穩(wěn)態(tài)量估算Tc穩(wěn)二Tco+(dTs—aXdTe)/(4)瞬態(tài)量估算AXReXCsX(dTs—aXdTe)/dt(5)則體核溫度估算值為Tc二Tc穩(wěn)+Tc瞬式中Tc為人體體核溫度估算值Cs為絕熱材料層的熱容量Ts為即時(shí)測得的人體體表溫度值Te為即時(shí)測得的環(huán)境溫度值Re為絕熱材料層的熱阻A為通過環(huán)境溫升ATeh獲取的個(gè)性化校正系數(shù)A=Rc/Re=ZVTsh/(ATeh-Msh)a為通過環(huán)境溫升ATeh獲取的環(huán)境溫度校正系數(shù)a=ATsh/ATeh然后將按上述公式估算的人體體核溫度(Tc)初始點(diǎn)值和基準(zhǔn)點(diǎn)(Tco)值做差值比較，得到的差值作為后續(xù)體核溫度估算值的校正量。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的無創(chuàng)體核溫度測量的方法，其特征在于用誤差補(bǔ)償系數(shù)3標(biāo)對估算的體核溫度估算值的穩(wěn)態(tài)量進(jìn)行補(bǔ)償，用下式進(jìn)行穩(wěn)態(tài)量估算Tco+(dTs—aXdTe)/P標(biāo)(l一a)所述的誤差補(bǔ)償系數(shù)0標(biāo)為根據(jù)標(biāo)定測量得到的測量估算值與實(shí)際值進(jìn)行比較得出的誤差所標(biāo)定的誤差補(bǔ)償系數(shù)，所述估算式中瞬態(tài)項(xiàng)系數(shù)(ReXCs)采用標(biāo)定測量中的標(biāo)定值(ReXCs)二Y標(biāo)。5、無創(chuàng)體核溫度測量的裝置，其特征在于，設(shè)有可固定在人體上的綁縛帶(1)，綁縛帶上設(shè)置絕熱材料層(2)，絕熱材料層內(nèi)部貼著人體體表的部位設(shè)有體表溫度傳感器(3)，絕熱材料層外部設(shè)有環(huán)境溫度傳感器(4)和用于產(chǎn)生模擬環(huán)境溫度的電熱部件(5)，所述的體表溫度傳感器和環(huán)境溫度傳感器輸出端與信號采集裝置連接。6、無創(chuàng)體核溫度測量裝置的標(biāo)定設(shè)備，其特征在于設(shè)裝有液體介質(zhì)(12)的容器(9)，容器內(nèi)設(shè)有電加熱器(13)，容器底部設(shè)有水泵攪拌器(11)，液體內(nèi)設(shè)有體核溫度傳感器(8)，其輸出端引出容器外，與數(shù)據(jù)采集裝置連接。7、無創(chuàng)體核溫度測量裝置標(biāo)定設(shè)備的標(biāo)定方法，其特征在于用于標(biāo)定由本發(fā)明裝置無創(chuàng)體核溫度測量裝置絕熱材料層熱阻Re和熱容量Cs決定的瞬態(tài)項(xiàng)系數(shù)Y標(biāo)二ReXCs，和用于校準(zhǔn)以本發(fā)明方法所述無創(chuàng)體核溫度測量方法估算的體核溫度變化值的誤差補(bǔ)償系數(shù)P標(biāo)，具體過程為(1)、維持標(biāo)定設(shè)備容器內(nèi)核心溫度不變，將本發(fā)明無創(chuàng)體核溫度測量裝置綁縛在本發(fā)明標(biāo)定設(shè)備容器的外壁上.，穩(wěn)定后測出模擬體表溫度(Ts);(2)、維持標(biāo)定設(shè)備容器內(nèi)核心溫度不變，用微電熱片模擬環(huán)境升溫△Teh，檢測模擬體表溫度變化為(ATsh);(3)、微電熱片停止加熱，穩(wěn)定后，將某點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，記錄該點(diǎn)模擬體表溫度值、環(huán)境溫度值和容器內(nèi)核心溫度值，分別記為Tso、Teo、Tco;(4)、以基準(zhǔn)點(diǎn)為起始點(diǎn)，使標(biāo)定設(shè)備容器內(nèi)的溫度模擬人體體核溫度變化，并連續(xù)記錄和存儲模擬體表溫度(Ts)、環(huán)境溫度(Te)和核心溫度值(Tc);(5)、多次重復(fù)上述(1)_(4)步驟，并將每次得到的一組測量數(shù)據(jù)保存待用；然后包含下述內(nèi)容(6)、對前述每組測量數(shù)據(jù)分別進(jìn)行處理，分別取得每組數(shù)據(jù)的個(gè)體化校正系數(shù)A二Rc/Re二ATsh/(ATeh-ATsh)和環(huán)境校正系數(shù)a=△Tsh/AThe;(7)根據(jù)上述的每組數(shù)據(jù)，用本發(fā)明估算方法估算容器內(nèi)的模擬體核溫度Tc，將估算的Tc值與實(shí)測的標(biāo)定設(shè)備容器核心溫度值做對比，觀察二者之間的誤差，同時(shí)人為調(diào)節(jié)瞬態(tài)項(xiàng)系數(shù)中的ReXCs值，取使瞬態(tài)誤差最小時(shí)的ReXCs值作為該組測量數(shù)據(jù)的瞬態(tài)系數(shù)Y值；求各組瞬態(tài)系數(shù)Y值的平均值Y標(biāo)，將其作為用本發(fā)明裝置和方法估算人體體核溫度時(shí)的瞬態(tài)項(xiàng)系數(shù)ReXCs的標(biāo)定值；(8)、根據(jù)上述的每組數(shù)據(jù)，求出各測量數(shù)據(jù)Tc、Ts、Te相對于其基準(zhǔn)點(diǎn)Tco、Tso、Teo的變化量;計(jì)算環(huán)境溫度變化造成的體表溫度變化量Tse:Tse=aX(Te-Teo)計(jì)算由單純核心溫度變化造成的體表溫度變化量dTsc=(Ts-Tso)-aX(Te-Teo);用本發(fā)明方法估算核心溫度變化量dTc，將估算的核心溫度變化量dTc與實(shí)測的對應(yīng)核心溫度變化量相比，得到由體表溫度變化量估算體核溫度變化量的誤差補(bǔ)償系數(shù)P.-、二體核溫度變化估算值/體核溫度變化實(shí)測值二dTC/(Tc實(shí)-Tco);求各組誤差補(bǔ)償系數(shù)3的平均值作為用本發(fā)明方法估算人體體核溫度時(shí)的誤差補(bǔ)償系數(shù)P標(biāo)。全文摘要無創(chuàng)體核溫度測量的方法、裝置和標(biāo)定設(shè)備及其標(biāo)定方法，本發(fā)明在人體體表設(shè)置絕熱材料層，絕熱材料層內(nèi)側(cè)與人體體表之間設(shè)置體表溫度傳感器，用于檢測人體體表溫度(Ts)，在絕熱材料層外側(cè)設(shè)置環(huán)境溫度傳感器，用于檢測環(huán)境溫度(Te)，并設(shè)置用于產(chǎn)生模擬環(huán)境溫度的電熱部件；通過測量得到的體表和環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，用模擬電路進(jìn)行傳熱過程的分析，用增加瞬態(tài)項(xiàng)模擬電路分析法估算人體體核溫度(Tc)。采用本發(fā)明方法和裝置可對人體進(jìn)行長期、連續(xù)、動態(tài)、個(gè)性化的無創(chuàng)體核溫度測量，使用方便，制造和運(yùn)行成本低，準(zhǔn)確性高。采用本發(fā)明標(biāo)定設(shè)備和其使用方法可提高用本發(fā)明方法和裝置測量人體體核溫度的準(zhǔn)確性。文檔編號G06F19/00GK101112306SQ20071010679公開日2008年1月30日申請日期2007年6月27日優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日發(fā)明者楊福生,沈顯威,敏謝申請人:楊福生;謝敏;沈顯威