基于零熱流原理的腦部核心溫度便攜式監(jiān)測設(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、診斷和治療中發(fā)揮重大的作用。對人體腦部核心溫度的監(jiān)測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，常用的溫度測量方法如直接接觸、紅外測溫不適合用于核心溫度長時(shí)間的連續(xù)檢測。本文針對這一重要問題，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，采取恒流源測溫方法，通過儀表放大器AD620放大所需的溫度變化信號，最終通過MSP430采用12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采集。在控制模塊部分對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，通過比例積分控制算法實(shí)現(xiàn)對加熱模塊的控制，實(shí)現(xiàn)零熱流，最終獲取人體腦部的核心溫度。相對于傳統(tǒng)測溫設(shè)備，具有以下的優(yōu)勢:
　　(1)采用零熱流原理，提供了一種核心溫度便攜式監(jiān)測手段，對國內(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，非侵入式的無創(chuàng)的監(jiān)測方法使得核心溫度的檢測容易被接受;
　　(3)采用恒流源方法，電路結(jié)構(gòu)簡單，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，相對于傳統(tǒng)的監(jiān)測設(shè)備靈活，使得核心溫度檢測可以隨時(shí)隨地進(jìn)行;
　　(5)設(shè)計(jì)采用MSP430F149芯片和常見的傳感器，使得核心溫度的檢測成本大大降低;
　　(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，通過恒溫水浴鍋對溫度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn);并采用對照實(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)兩者核心溫度的測量結(jié)果無顯著性差異。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。測量結(jié)果表明耳溫槍測量的核心溫度范圍為（37.06±0.21）℃