CN103027666B - 用于确定体核温度的装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于确定体核温度的装置和方法。用于确定生物的体核温度的具有改进的测量值校正的装置包含：-第一温度传感器（15），用于检测皮肤温度T1，-绝缘体（11），用于容纳第一温度传感器（15），-第二温度传感器（17），其位于绝缘体（11）中用于检测温度T2，-第三温度传感器（19），其与第一温度传感器（15）相对地布置在绝缘体（11）处，用于检测接近周围环境的温度T3，其中在假定绝缘体（11）处的位于温度传感器（15，17，19之间的侧面热流具有恒定比值α的情况下，通过按公式的关系来形成体核温度T_核，T_核＝其中k_g=组织的传热系数并且k_s、k_t=绝缘体（11）的传热系数。

Description

用于确定体核温度的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于确定生物的体核温度的装置和方法。

背景技术

在测量物体、尤其是人体的内部温度时特别感兴趣的是体核温度。应用领域是监视重症监护病房中的成人、儿童和新生儿的医学技术，以及普通人员保护和消防队人力中的安全技术。

由DE 10 2005 004 933 B3已知一种上述类型的装置。在该已知的装置中，用第一温度传感器测量皮肤表面的温度，并且通过热绝缘装置与第一温度传感器间隔开布置的第二温度传感器检测接近周围环境的温度。在考虑生物组织的传热系数和绝缘装置的传热系数的情况下，可以根据测得的温度计算生物的体核温度。理想的计算公式基于以下假设：从皮肤表面向温度测量装置输出的热流完全由第一温度传感器传到第二温度传感器。

通过将皮肤温度与从这两个温度之差得出的热流相组合，体核温度T_核于是被计算为：

T_核＝                                               

此处，T₁表示第一温度传感器的近体温度并且T₂表示第二温度传感器的远体温度。因子k_s是温度传感器之间的绝缘体的传热系数并且kg是体核与近体的第一温度传感器之间的人体组织的传热系数。在此在该公式中，第一和第二温度传感器的两个温度彼此线性结合。

在实际系统中，附加地出现损耗热流，该损耗热流输出到温度测量装置的传感器外壳处。为了考虑该损耗热流而设置边缘温度传感器，该边缘温度传感器布置在传感器外壳的外壁区域中并且检测传感器外壳在向周围环境过渡处的边缘温度。对损耗热流的考虑在计算公式中导致取决于测得的边缘温度的补偿项。此情况下的缺点在于，边缘温度传感器仅能在局部检测边缘温度并且来自周围环境的影响可能会使测量失真。该问题由于与时间相关的、导致与时间相关的校正的周围环境影响而变得更加严重。

发明内容

本发明所基于的任务在于，在上述类型的温度测量装置的情况下说明一种改进的装置以及一种相应的用于测量值校正的方法。

从权利要求1的特征得到该装置的解决方案。

通过权利要求3的特征来描述根据本发明的方法。

根据本发明规定，将用于检测损耗热流的温度传感器布置在绝缘体内，从而温度传感器位于主热流的区域中。由此减少周围环境对用该附加的温度传感器测量的温度测量值的影响。

根据本发明的温度测量装置由用于在近体位置中测量温度T1的第一温度传感器、用于在接近周围环境的位置中测量温度T3的第三温度传感器、以及位于第一与第三温度传感器之间的用于检测绝缘体内的温度T2的第二温度传感器构成。

对用于计算体核温度的补偿项的确定基于如下考虑：第一温度传感器与第二温度传感器之间的区域可被视为第一双重温度传感器，并且第二温度传感器与第三温度传感器之间的区域是第二双重温度传感器。在此情况下的前提条件为：第二温度传感器位于主热流的区域中。主热流从身体组织经由第一温度传感器进入绝缘体中去往第二温度传感器并且经由绝缘体去往第三温度传感器。此外还假设：第一双重温度传感器和第二双重温度传感器的侧面损耗热流Q4和Q5彼此之间具有固定的比值，其中不需要绝对的损耗热流。

对于第一和第二双重温度传感器，在假设侧面损耗热流具有恒定比值Q5/Q4 =α的情况下可以给出以下关系式：

（T_核-T₁）          （2）

在此，k_t是第二与第三温度传感器之间的绝缘体的传热系数。

在该等式中，可以消除未知的Q4并且于是可以如下求解等式（2）中的T_核：

T_核＝

在此，体核温度T_核是三个测得的温度T1、T2和T3以及恒定的因子k_s、k_g、k_t和α的函数。

温度传感器之间的绝缘体可以由不同的材料构成，但是也可以由均匀的块制成，其中所述块具有用于温度传感器的容纳孔。

用测量装置来执行用于确定生物的体核温度的方法，该测量装置具有位于绝缘体两侧的、用于检测近体温度T1和远体温度T3的温度传感器以及位于绝缘体内的用于检测温度T2的温度传感器，其中主热流从身体组织进入绝缘体并且从近体的温度传感器去往远体的温度传感器，并且在温度传感器之间存在绝缘体的侧面热流Q4、Q5。

该方法的特征在于以下步骤：将用于检测温度T2的温度传感器布置在外部温度传感器之间的绝缘体内的主热流区域中，并且在假设分别两个相邻的温度传感器之间的侧部热流具有恒定比值Q5/Q4 =α的情况下根据按照公式的关系确定体核温度T_核：

T_核＝

其中k_g=组织的传热系数并且

k_s、k_t=温度传感器之间的绝缘体的传热系数。

附图说明

在附图中示出并且以下更详细地说明本发明的实施例。

图1示出了根据本发明的温度测量装置的示意图，

图2示出了温度测量装置的第一实施方式，

图3示出了第二实施方式。

具体实施方式

图1示意性地说明了用于确定体核温度T_核的温度测量装置1。第一温度测量装置1位于身体组织2的表面上并且以串联布置的方式由第一双重温度传感器3和第二双重温度传感器4构成。第一双重温度传感器3具有用于在身体组织2的表面处检测近体温度T1的第一温度传感器5和通过第一绝缘体6间隔开的用于温度T2的第二温度传感器7。第二双重温度传感器4由第二温度传感器7、第二绝缘体8和用于测量接近周围环境的温度T3的第三温度传感器9构成。Q1是T_核与具有传热系数k_g的第一温度传感器5之间的身体组织2内的热流。Q2是第一温度传感器5与第二温度传感器7之间的第一双重温度传感器3内的主热流，并且Q3是第二温度传感器7与第三温度传感器9之间的第二双重温度传感器4内的主热流。侧面的干扰性的热流是第一双重温度传感器3的Q4和第二双重温度传感器4的Q5。假设Q5/Q4具有恒定的比值α。k_s是第一双重温度传感器3的传热系数，并且k_t是第二双重温度传感器4的传热系数。对于α得出0.25的典型值。通常，k_g处于大约45 W/m²K，k_s和k_t处于大约70 W/m²K。但是，对于k_s和k_t也可能存在相同的值。

图2示出第一温度测量装置10，其具有圆柱形的绝缘体11、底面处的位于身体组织12的表面上的第一温度传感器15、位于中间的第二温度传感器17、以及位于上侧的用于测量接近周围环境的温度的第三温度传感器19。绝缘体11具有约10 mm的直径和8-10 mm的高度。该绝缘体由具有0.05W/mK和0.3 W/mK之间的传热能力的均匀材料制成。绝缘体11具有用于温度传感器15、17、19的容纳孔13、14、16。适用于绝缘体11的材料是聚乙烯（PE）、聚醚醚酮（PEEK）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、以及具有封闭孔的、多孔的或泡沫状的绝缘材料。

图3说明了第二温度测量装置20，其中圆柱形的绝缘体21设有旋转对称的环形槽22、28。环形槽22、28位于用于第一温度传感器25、第二温度传感器27和第三温度传感器29的容纳孔23、24、26之间。通过引起与绝缘体紧贴（Taillierung）的环形槽22、28减小了温度传感器25、27、29之间的材料的传热系数。

通过不同的环形槽深度可以调整预定的传热系数。这些环形槽还附加地减小了侧面的损耗热流。

附图标记列表：

1                       温度测量装置

2，12            身体组织

3                        第一双重温度传感器

4                        第二双重温度传感器

5，15，25      第一温度传感器

6                        第一绝缘体

7，17，27     第二温度传感器

8                        第二绝缘体

9，19，29     第三温度传感器

10                      第一温度测量装置

11，12           圆柱形的隔离体

13，14，16   容纳孔

23，24，26 

20                      第二温度测量装置

22，28           环形槽

Q1，Q2，Q3      主热流

Q4，Q5              侧面热流

Claims (3)

1.用于确定生物的体核温度的装置，包含：

- 第一温度传感器（15，25），其能施加在身体表面处用于检测皮肤温度T₁，

- 绝缘体（11，21），用于容纳第一温度传感器（15，25），

- 第二温度传感器（17，27），其位于绝缘体（11，21）处用于检测从身体表面指向绝缘体（11，21）的主热流的区域中的温度T₂，

- 第三温度传感器（19，29），其与第一温度传感器（15，25）相对地布置在绝缘体（11，21）处，用于检测接近周围环境的温度T₃，其中在假定绝缘体（11，21）处的位于第一温度传感器（15，25）与第二温度传感器（17，27）之间的侧面热流Q4和位于第二温度传感器（17，27）与第三温度传感器（19，29）之间的侧面热流Q5具有恒定比值Q5/Q4=α的情况下，通过下按照公式的关系来形成体核温度T_核，

T_核＝                                                

其中k_g=组织的传热系数并且

k_s=第一温度传感器（15，25）和第二温度传感器（17，27）之间的绝缘体的传热系数，

k_t=第二温度传感器（17，27）和第三温度传感器（19，29）之间的绝缘体的传热系数。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，绝缘体（11，21）被构造为具有用于温度传感器（15，25；17，27；19，29）的容纳孔（13，14，16；23，24，26）的均匀体。

3.用于利用测量装置来确定生物的体核温度的方法，所述测量装置在绝缘体（11，21）两侧具有近体位置中的用于检测近体温度T₁的第一温度传感器（15，25）和接近周围环境的位置中的用于检测远体温度T₃的第三温度传感器（19，29）以及位于绝缘体（11，21）内的用于检测温度T₂的第二温度传感器（17，27），其中主热流从身体组织（2，12）进入绝缘体（11，21）从近体的第一温度传感器（15，25）去往远体的第三温度传感器（19，29），并且在所述温度传感器（15，25；17，27；19，29）之间存在绝缘体（11，21）的侧面热流Q4、Q5，其中Q4是第一温度传感器（15，25）与第二温度传感器（17，27）之间的侧面热流，并且Q5是第二温度传感器（17，27）与第三温度传感器（19，29）之间的侧面热流，

其特征在于以下步骤：

将用于检测温度T₂的第二温度传感器（17，27）布置在外部的第一温度传感器（15，25）和第三温度传感器（19，29）之间的绝缘体（11，21）内的主热流区域中，并且在假定两个相邻的温度传感器（15，25；17，27；19，29）之间的侧面热流具有恒定比值Q5/Q4 = α的情况下根据按照公式的关系确定体核温度T_核：

T_核＝

其中k_g=组织的传热系数并且

k_s=第一温度传感器（15，25）和第二温度传感器（17，27）之间的绝缘体的传热系数，

k_t=第二温度传感器（17，27）和第三温度传感器（19，29）之间的绝缘体的传热系数。