基于零熱流原理的腦部核心溫度便攜式監(jiān)測(cè)設(shè)備研究.pdf

1、人體腦部核心溫度重要的生理參數(shù)，在疾病監(jiān)測(cè)、診斷和治療中發(fā)揮重大的作用。對(duì)人體腦部核心溫度的監(jiān)測(cè)有利于疾病的早期發(fā)現(xiàn)、診斷和治療方案的決定。由于腦部的封閉性和安全的重要性，常用的溫度測(cè)量方法如直接接觸、紅外測(cè)溫不適合用于核心溫度長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)檢測(cè)。本文針對(duì)這一重要問(wèn)題，基于零熱流原理，使用價(jià)格低廉的MSP430單片機(jī)芯片和常見(jiàn)的PT100溫度傳感器設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種核心溫度的檢測(cè)方案。本設(shè)計(jì)中傳感器采用兩組PT100熱敏電阻和一個(gè)精確參考電

2、阻，采取恒流源測(cè)溫方法，通過(guò)儀表放大器AD620放大所需的溫度變化信號(hào)，最終通過(guò)MSP430采用12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采集。在控制模塊部分對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，通過(guò)比例積分控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱模塊的控制，實(shí)現(xiàn)零熱流，最終獲取人體腦部的核心溫度。相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)溫設(shè)備，具有以下的優(yōu)勢(shì):
　　(1)采用零熱流原理，提供了一種核心溫度便攜式監(jiān)測(cè)手段，對(duì)國(guó)內(nèi)核心溫度研究方法的補(bǔ)充;
　　(2)采用零熱流方法，于前額部位采集腦部核心溫

3、度，非侵入式的無(wú)創(chuàng)的監(jiān)測(cè)方法使得核心溫度的檢測(cè)容易被接受;
　　(3)采用恒流源方法，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并保持了熱敏電阻PT100在小溫度范圍(32-42℃)內(nèi)的線性特性，有利于提高溫度測(cè)量的精度;
　　(4)采用電池供電，貫穿便攜式的設(shè)計(jì)理念，相對(duì)于傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備靈活，使得核心溫度檢測(cè)可以隨時(shí)隨地進(jìn)行;
　　(5)設(shè)計(jì)采用MSP430F149芯片和常見(jiàn)的傳感器，使得核心溫度的檢測(cè)成本大大降低;
　　(6)設(shè)計(jì)的核心

4、溫度采集系統(tǒng)可以獲取人體核心溫度的變化節(jié)律，對(duì)于生物鐘和慢性疾病的研究具有重要意義。
　　為保證實(shí)驗(yàn)的可靠和準(zhǔn)確，通過(guò)恒溫水浴鍋對(duì)溫度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn);并采用對(duì)照實(shí)驗(yàn)方法，同時(shí)使用耳溫槍和所設(shè)計(jì)的傳感器采集26名受試者的腦部核心溫度。比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者核心溫度的測(cè)量結(jié)果無(wú)顯著性差異。同時(shí)，使用耳溫槍和零熱流傳感器連續(xù)采集受試者5天核心溫度，觀察核心溫度的周期變化節(jié)律。測(cè)量結(jié)果表明耳溫槍測(cè)量的核心溫度范圍為（37.06±0.21）℃