麻醉设备学-体温监测仪器汇编.ppt

第二章第二章 体温监测仪器体温监测仪器 vv麻醉设备学麻醉设备学 安医大二附院安医大二附院 李加荣李加荣 第一节 医用电子监测仪器概述 医用诊断设备医用治疗设备 心电图机、脑电 图机、监护仪、 睡眠监测仪等 医用电子监测仪器 呼吸机、麻醉机、输液 泵、人工心肺机、高频 电刀、γ刀等 在医疗设备分类中，医用电子监测仪器所在的位置： 2 第一节 医用电子监测仪器概述 医用电子监测仪器的基本构成 信号采集信号预处理信号处理记录/显示 数据存储 数据传输 信号校准 刺激/激励 反馈/控制 3 第一节 医用电子监测仪器概述 典型生理参数及其传感器和电极 生理参数举例传感器或电极举例医用电子仪器举例 体温热敏电阻温度传感器多参数监护仪 心电表面电极心电图仪 血压压电传感器血压监护仪 血氧饱和度光电传感器血氧饱和度监护仪 脑电帽状、表面或针状状电极脑电图仪 肌电表面或针状电极肌电图仪 血流量 超声换能器、光电传感器、电磁感应 器、热敏电阻 血流量检测仪 动脉氧分压Ag-AgCl电极血气分析仪 组织密度超声换能器超声诊断仪 麻醉药物浓度红外光电传感器麻醉监护仪 4 第一节 医用电子监测仪器概述 信号预处理 由于生理信息换能器的输出通常具有电量幅度小、频 率低的特点，极易受外界和人体自身因素干扰。

因此在 转换、分析之前，必须进行预处理常用信号预处理的 方法： • 采用差分放大电路，抑制输入干扰信号和电路噪声 • 采用滤波电路，滤除生理信号频谱范围之外的信息 • 采用非平衡电桥，提取和放大有用信号 5 第二节 温度检测的基本原理和方法 热量的概念：热量是能量的一种形式 热力学第一定律： 封闭系统中总能量恒定能量即不会增加，也不会消失 热力学第二定律： 封闭系统中，热量总是从温度较高的区域流向或传递到温度较低 的区域，除非通过做功使其向反方向移动 6 第二节 温度检测的基本原理和方法 热量的传递方式： 两个物体有温度差时或一个物体的温度改变，热量将会从温度较 高的区域转移到温度较低的区域，直到达到热平衡状态 传导 主要在固体中进行主要在固体中进行，有时也在流体中进行，较 热的分子将能量直接传递给较冷的分子 对流 在流体中进行在流体中进行 辐射 通过电磁波在物体间传递能量，不需要传递介质的存在，真空中 同样会有辐射 7 第二节 温度检测的基本原理和方法 温度的定义： 温度是表征物体冷热程度的物理量是一个物体相对于某个参照 物的冷热程度的量度 温度是大量分子热运动的集体表现，是物体分子平均动能的标志 ，含有统计意义。

对于个别分子来说，温度是没有意义的 两个物体温度相同，但所含热量可能不同 加热一杯水和加热一桶水所需的热量一样吗？ 烧开一锅水和烧开一锅油所需的能量一样吗？ 8 第二节 温度检测的基本原理和方法 温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量用来量度 物体温度数值的标尺叫温标，如华氏温标、摄氏温标、热力学温 标 -273.16℃ 绝对零度是热力学温标的开始，是温度的极限 假设达到这一温度，所有原子和分子的热量运动都将停止这是 一个只能逼近而不能达到的最低温度 人类在1926年得到了0.71K的低温，目前，已得到了距绝对零度只 差三千万分之一度的低温，但仍不可能得到绝对零度 其实，绝对零度无法测量，是依靠计算得出来的温度降低时， 分子的活动就会变慢那么依靠计算得出，当降到绝对零度时， 分子是静止的所以就得出了绝对零度的概念 9 第二节 温度检测的基本原理和方法 温度的测量方法分类 按测量原理分 •热膨胀式测温法 •蒸汽压力式测温法 •热敏电阻测温法 •热电耦测温法 •辐射测温法 •化学测温法 •声学测温法 •压力测温法 按与被测物体的接触方式分 非接触式 优点：测温范围 广，不受上限限 制，不破坏被测 物体的温度场， 反应快。

缺点：受物体发 射率、测量距离 、烟尘水汽等外 界因素影响，误 差较大 接触式 优点：简单 、可靠、精 度较高 缺点：测温 延迟，破坏 被测物体的 温度场 10 第二节 温度检测的基本原理和方法 测温方式 - 接触式测温法： 按照测量体是否与被测介质接触，可分为接触式测温法和非接触 式测温法两大类 接触式测温法：测温元件直接与被测对象接触两者之间进行充 分的热交换，达到热平衡状态 优点：直观可靠直观可靠 缺点：1）感温元件影响被测温度场的分布； 2）接触不良等会带来测量误差 3）温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命不利 11 第二节 温度检测的基本原理和方法 测温方式 – 非接触式测温法： 感温元件不与被测对象相接触，而是通过辐射进行热交换射进行 热交换 优点： 1）避免接触被测目标； 2）具有较高的测温上限； 3）反应速度快，便于测量运动物体的温度和快速变化的温度 缺点： 由于受物体的发射率、被测对象到仪表之间的离以及烟尘、水汽 等其他介质的影响，测温误差相对较大 12 第二节 温度检测的基本原理和方法 温度的测量方法 热膨胀测温法 热敏电阻测温法 辐射测温法 化学测温法 13 第二节 温度检测的基本原理和方法 14 第二节 温度检测的基本原理和方法 一、玻璃温度计测温法 利用液体热胀冷缩的原理制成。

封闭在玻璃管中的液体受 热时体积膨胀，液柱升高；温度降低，液柱下降 贝克曼温度计是精确测量温差的温度计，它的 主要特点是: (1)它的最小刻度为0.01℃，用放大镜可以读准 到0.002℃，测量精度较高;还有一种最小刻度 为0.002℃，可以估计读准到0.0004℃ (2)一般只有5℃量程，0.002℃刻度的贝克曼温 度计量程只有1℃ (3)其结构与普通温度计不同，在毛细管上端， 加装了一个水银贮管，用来调节水银球中的水 银量因此虽然量程只有5℃，却可以在不同范 围内使用一般可以在-6℃～120℃使用 15 第二节 温度检测的基本原理和方法 二、热敏电阻测温法 热敏电阻测温法是中低温区最常用的一种温度检测器，测量 精度高、性能稳定其中铂电阻是一种比较特殊的热敏电阻， 由于它的温度范围宽，线性极佳，(在-40~125度范围内非线性 仅为 0.2%)，因此在工业上成为了一种标准，可以和仪表直接 连接 16 第二节 温度检测的基本原理和方法 1. 热敏电阻测温原理及材料 2. 任何物体的电阻都与温度有关，但是能满足要求的并不多 在实际应用中，不仅要求有较高的灵敏度，而且要求有较高 的稳定性和重现性。

按感温元件的材料来分有金属导体和半导 体两大类金属导体有铂、铜、镍、铁和铑铁合金目前大量 使用的材料为铂、铜半导体有锗、碳和热敏电阻（氧化物） 等热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC） 热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR） 17 第二节 温度检测的基本原理和方法 PTC（Positive Temperature Coeff1Cient）是指在某一温度下电阻急 剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材料该材料是以BaTiO3 (钛 酸钡) 、 SrTiO3 (钛酸锶) 、PbTiO3 (钛酸铅)等为主要成分的烧结体，掺入 微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之半导体 化，常将这种半导体化的BaTiO3等材料简称为半导(体)瓷；同时还添加增 大其正电阻温度系数的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和起其他作用的添加物 ，采用一般陶瓷工艺成形、高温烧结而使钛酸铂等及其固溶体半导化，从 而得到正特性的热敏电阻材料．其温度系数随组分及烧结条件（尤其是冷 却温度）不同而变化 18 第二节 温度检测的基本原理和方法 NTC（Negative Temperature Coeff1Cient）是指随温度上升电阻呈指数 关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。

该材料是利用锰、铜、 硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、 烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏电 阻其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态 不同而变化现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物 系NTC热敏电阻材料 19 第二节 温度检测的基本原理和方法 临界温度热敏电阻CTR（Critical Temperature Resistor ）具有负电阻突 变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加激剧减小，具有很大的负温度 系数构成材料是钒、钡、锶、磷等元素氧化物的混合烧结体，是半玻璃状 的半导体，也称CTR为玻璃态热敏电阻骤变温度随添加锗、钨、钼等的 氧化物而变这是由于不同杂质的掺入，使氧化钒的晶格间隔不同造成的 若在适当的还原气氛中五氧化二钒变成二氧化钒，则电阻急变温度变大；若 进一步还原为三氧化二钒，则急变消失产生电阻急变的温度对应于半玻璃 半导体物性急变的位置，因此产生半导体-金属相移CTR能够作为控温报 警等应用 20 第二节 温度检测的基本原理和方法 2. 热敏电阻测温系统的测温原理 热敏电阻测温的基本原理是将随温度变化的电阻转化为电压 变量，一般由热敏电阻温度传感器、测温电路、连接导线和显 示仪表等构成。

+ - + - + - 21 第二节 温度检测的基本原理和方法 随着集成电路制造技术的提高，大量的集成温度传感器应用 于体温检测仪器中 例，MAX6611 型集成温度传感器，及其应用电路、输出特 性如图所示： 22 第二节 温度检测的基本原理和方法 三、红外线测温法 1. 红外辐射的发现 1800年，英国天文学家 William Herschel 用分光棱镜将太阳光分 解成从红色到紫色的单色光，依次测量不同颜色光的热效应 热效 他发现，当水银温度计 移到红色光边界以外色 光边界以外，人眼看不 见任何光线的黑暗区的 时候，温度反而比红光 区更高反复试验证明 ，在红光外侧在红光外 侧，确实存在一种人眼 看不见的“热线”，后称 为“红外线”，也就是“红 外辐射” 23 第二节 温度检测的基本原理和方法 电磁波谱 电磁波谱是为了便于研究 而给一系列辐射现象赋予 的名称 红外线 自然界任何物体，只要温 度高于绝对零度(- 273.15C)，就会就会以电 磁辐射的形式在非常宽的 波长范围内发射能量，产 生电磁波(辐射能) 红外线波长范围： 0.75μm ~ 1000μm 24 第二节 温度检测的基本原理和方法 2. 红外测温法的原理 任何有一定温度的物体，都会以电磁波的形式向外界辐射出 能量，所辐射能量的大小直接与该物体的温度有关。

只要测出 所发射的能量，就可得出物体温度利用这个原理制成的温度 测量仪表叫红外辐射测温仪这种测量不需要与被测对象接触 ，因此属于非接触式测量它有很宽的测量范围，从-50℃直至 高于3000℃ 25 第二节 温度检测的基本原理和方法 3. 红外热成像原理 光学器件将物体发出的红外辐射聚集到探测器上，探测器把入射 的辐射转换成电信号，进而被处理成可见图像，即热图 26 第二节 温度检测的基本原理和方法 四、化学测温法 化学测温法的原理不尽相同，但都是物体受热后发生一系列 化学变化，导致检测物的分子结构改变，使得反射光的颜色发 生变化 例，变色测温贴片 27 第三节 体温监测仪器 一、人的体温 人体不同部位的温度是不同的代表人体真实温度的是心脏 和脑部的血液温度，称作中心温度 按测量的部位，体温测量分为： 肺动脉中心测温：是最准确的方法，缺点是有创、操作复杂 直肠测温：是临床体温测量的标准但滞后于中心温度的变化 前额测温：简便、廉价、无创但影响因素较多，准确率低 腋下测温：(同前额测温) 口腔测温：简便，应用较广泛，但也不够准确，需要患者配合 才能完成，不适合幼儿、有插管和镇静状态的患者。

耳鼓膜测温：无创、快捷、准确。