02体温监测仪器-麻醉设备学

1、第二章 体温监测仪器麻醉设备学安医大二附院李加荣第一节 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、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根本构成信号采集信号预处置信号处置记录/显示数据存储数据传输信号校准刺激/鼓励反响/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

2、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置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，极易受外界和人体本身要素干扰。因此在转换、分析之前，必需进展预处置。常用信号预处置的方法：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 温度检测的根本原理和方法热量的概念：热量是能量的一种

3、方式。热力学第一定律：封锁系统中总能量恒定。能量即不会添加，也不会消逝。热力学第二定律：封锁系统中，热量总是从温度较高的区域流向或传送到温度较低的区域，除非经过做功使其向反方向挪动。6第二节 温度检测的根本原理和方法热量的传送方式：两个物体有温度差时或一个物体的温度改动，热量将会从温度较高的区域转移到温度较低的区域，直到到达热平衡形状。传导 主要在固体中进展主要在固体中进展，有时也在流体中进展，较热的分子将能量直接传送给较冷的分子。 对流在流体中进展在流体中进展。辐射经过电磁波在物体间传送能量，不需求传送介质的存在，真空中同样会有辐射。7第二节 温度检测的根本原理和方法温度的定义：温度是表征物

4、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。两个物体温度一样，但所含热量能够不同。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 温度检测的根本原理和方法温度只能经过物体随温度变化的某些特性来间接丈量。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。是热力学温标的开场，是温度的极限。假设到达这一温度，一切原子和分子的热量运动都将停顿。这是一个只能逼近而不能到达的最低温度。人类在19

5、26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，但仍不能够得到绝对零度。其实，绝对零度无法丈量，是依托计算得出来的。温度降低时，分子的活动就会变慢。那么依托计算得出，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 温度检测的根本原理和方法温度的丈量方法分类按丈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，反响快。缺陷：受物体发射率、丈量间隔、烟尘水汽等外界要素影响，误差较大。接触式优点：简单、可靠

6、、精度较高。缺陷：测温延迟，破坏被测物体的温度场。10第二节 温度检测的根本原理和方法测温方式 - 接触式测温法：按照丈量体能否与被测介质接触，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。两者之间进展充分的热交换，到达热平衡形状。优点：直观可靠直观可靠缺陷：1感温元件影响被测温度场的分布；2接触不良等会带来丈量误差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 温度检测的根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，而是经过辐射进展热交换射进展热交换。优点：1防止接触被测目的；2具有较高的测温上限；3反响速度快，便于丈量

7、运动物体的温度和快速变化的温度。缺陷：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 温度检测的根本原理和方法温度的丈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 温度检测的根本原理和方法14第二节 温度检测的根本原理和方法一、玻璃温度计测温法利用液体热胀冷缩的原理制成。封锁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。贝克曼温度计是准确丈量温差的温度计，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，丈量精度较高;还有一种最小刻度为0.002，可以估计读准到0.0004。(

8、2)普通只需5量程，0.002刻度的贝克曼温度计量程只需1。 (3)其构造与普通温度计不同，在毛细管上端，加装了一个水银贮管，用来调理水银球中的水银量。因此虽然量程只需5，却可以在不同范围内运用。普通可以在-6120运用。15第二节 温度检测的根本原理和方法二、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，丈量精度高、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-40125度范围内非线性仅为 0.2%)，因此在工业上成为了一种规范，可以和仪表直接衔接。16第二节 温度检测的根本原理和方法热敏电阻测温原理及资料任何物体的电阻都与温度有关，但是能

9、满足要求的并不多。在实践运用中，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。按感温元件的资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。目前大量运用的资料为铂、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 温度检测的根本原理和方法PTCPositive Temperature Coeff1Cient是指在某一温度下电阻急剧添加、具有正温度系数的热敏电阻景象或资料。该资料是以BaTiO3 (钛酸钡) 、 SrTiO3 (钛酸锶) 、PbTiO3 (钛酸铅)等为主要成分的烧结体

10、，掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进展原子价控制而使之半导体化，常将这种半导体化的BaTiO3等资料简称为半导(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，采用普通陶瓷工艺成形、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资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 温度检测的根本原理和方法NTCNegative 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景象和资料。该资料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧

11、化物进展充分混合、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。其电阻率和资料常数随资料成分比例、烧结气氛、烧结温度和构造形状不同而变化。如今还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻资料。19第二节 温度检测的根本原理和方法临界温度热敏电阻CTRCritical Temperature Resistor 具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的添加激剧减小，具有很大的负温度系数。构成资料是钒、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

12、入，使氧化钒的晶格间隔不同呵斥的。假设在适当的复原气氛中五氧化二钒变成二氧化钒，那么电阻急变温度变大；假设进一步复原为三氧化二钒，那么急变消逝。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可以作为控温报警等运用。20第二节 温度检测的根本原理和方法2.热敏电阻测温系统的测温原理热敏电阻测温的根本原理是将随温度变化的电阻转化为电压变量，普通由热敏电阻温度传感器、测温电路、衔接导线和显示仪表等构成。+-+-+-21第二节 温度检测的根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运用于体温检测仪器中。例，MAX6611 型集成温度传感器，及其运

13、用电路、输出特性如下图：22第二节 温度检测的根本原理和方法三、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，依次丈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境以外色光边境以外，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。反复实验证明，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 温度检测的根本原理和方法电磁波谱电磁波谱是为了便于研讨而给一系列辐射景象赋予的称号。红外线自然界任何物体，只需温度高于绝对零度(-273.15C)

14、，就会就会以电磁辐射的方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：0.75m 1000m。24第二节 温度检测的根本原理和方法2.红外测温法的原理任何有一定温度的物体，都会以电磁波的方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。只需测出所发射的能量，就可得出物体温度。利用这个原理制成的温度丈量仪表叫红外辐射测温仪。这种丈量不需求与被测对象接触，因此属于非接触式丈量。它有很宽的丈量范围，从-50直至高于3000。25第二节 温度检测的根本原理和方法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，进而被处置成

15、可见图像，即热图。26第二节 温度检测的根本原理和方法四、化学测温法化学测温法的原理不尽一样，但都是物体受热后发生一系列化学变化，导致检测物的分子构造改动，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。按丈量的部位，体温丈量分为：肺动脉中心测温：是最准确的方法，缺陷是有创、操作复杂直肠测温：是临床体温丈量的规范。但滞后于中心温度的变化前额测温：简便、廉价、无创。但影响要素较多，准确率低。腋下测温：(同前额测温)口腔测温：简便，运用较广泛，但也不够准确，需求患者配合才干完成，不适宜

16、幼儿、有插管和镇静形状的患者。耳鼓膜测温：无创、快捷、准确。鼓膜的位置接近下丘脑，可以较为准确地反映下丘脑的血液温度。已成为中心温度的较好代表。28第三节 体温监测仪器二、基于热敏电阻的电子体温监测仪经口腔、直肠或皮肤外表的电子体温检测通常采用热敏电阻测温法。热敏电阻体温监测仪器普通由热敏电阻传感器、电阻矩阵、运算放大器、A/D转换电路以及报警和显示电路组成。数值及报警显示面板指令输入温度传感器运算放大器参比电阻矩阵低通滤波器CPU中央处置器A/D转换温度定标温度丈量原理图29第三节 体温监测仪器目前临床运用的绝大多数多参数监护仪，都有体温监测功能，需求配合(热敏电阻)传感器运用。可以延续监测

17、病人体温，减少护士任务量。但准确度低于玻璃体温计。30第三节 体温监测仪器三、红外辐射体温丈量仪医用红外辐射体温丈量仪有皮肤红外体温计、红外耳鼓膜测温计以及红外热成像仪三种类型。红外测温法的优点：不接触、不传染，快速缺陷：准确度低，误差大，不稳定。造价高，操作复杂。1.丈量皮肤外表温度的红外温度计通常是丈量额头(由于方便)皮肤温度的丈量受以下两个要素的很大影响：皮下血流分布情况，以及皮肤附近的传热情况(风速、气温等)皮肤的辐射率。(不同的人，同一人不同部位均不同)31第三节 体温监测仪器2.红外耳鼓膜测温计专门用于丈量耳道内鼓膜温度的红外辐射温度计，丈量原理与皮肤外表红外温度计一样。鼓膜温度接

18、近人体根底温度；耳道壁和鼓膜构成的腔体，其辐射率非常接近于1，因此丈量准确。32第三节 体温监测仪器但所测得的耳温并不等于鼓膜温度，而是包括鼓膜和部分耳道壁的一个而的综合辐射能所对应的温度。对测得的结果需求进展修正，修正方法有三种：第一种，仪表自动修正，读数为口腔温度第二种，不作修正，读数是耳温第三种，仪表有方式选择，可选用不同的修正方式。耳温te仪表修正值鼓膜温度tc生理温差口腔温度to33第三节 体温监测仪器3.红外热成像仪是一种体表温度分布丈量安装，是专门针对人体温度分布丈量而设计的。仪器包括扫描系统、聚焦系统、参考黑体和红外检测器等部分。它丈量的是宽广视角内“面的温度，即二维温度。它的

19、检测元件不是单一的光-电转换元件，而是一个光-电转换阵列；信号处置单元复杂，需参与图像处置功能；显示单元是图像显示屏。(这方面的原理与数码相机类似)在黑白屏幕中，以图像的明暗表示红外辐射的强弱；在彩色屏中，那么用不同的颜色表示。红外热成像仪的设计目的是丈量外表的温度分布，而不是温度的值。34第三节 体温监测仪器左侧乳腺癌电子电路缺点输电线路隐患35第四节 术中保暖设备人类的中心体温普通维持在一个极其狭窄的范围内(小于0.4)，但麻醉等要素改动了冰冷和受热反响(血管收缩、寒战和血管舒张、出汗)的阈值，使得阈值的范围变宽。因此，术中患者能够在冰冷的环境中出现低体温，在暖和的环境中出现高体温。因现代化交货手术室中，环境温