基于热流原理的核心温度传感器在膝关节深部测温的应用研究∗

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(1.新疆大学机械工程学院，新疆 乌鲁木齐 830047；2.浙江清华柔性电子技术研究院，浙江 嘉兴 314006)

随着人口老龄化加剧，膝骨关节炎患者越来越受到关注。常用的物理治疗为内部热疗，其中热效应和电磁耦合疗法疗效显著。利用热效应使局部组织血管扩张，血液、淋巴循环增强，血管和组织细胞通透性增高，改善局部营养，促进炎症产物的吸收，减少炎症渗出物，促进正常组织再生，从而缓解疼痛[1]。与体表测温不同，深部测温需要获取皮肤组织下一定深度的人体内部温度，所以对膝关节深部温度的监测非常必要。目前主要通过直接测量和间接测量对皮肤组织深部测温，直接测量主要有直肠测温、耳蜗测温、食道测温、肺动脉等直接测量人体核心温度[2]。这些方法虽然能较接近地测出体内温度，但是存在测量不方便、需要侵入人体内部、无法测量人体动态时的温度等缺点，间接测量法常采用间接估算的方法来测量人体内部温度，典型的有基于单通道热量流动模型、双通道热量流动模型的CBT(core body temperature，CBT)测量技术[3]。这些方法都是通过体表温度进行建模计算，用来估测出人体内部恒定温度，单通道热量流动模型需要提前计算获得相应部位的皮肤和皮下组织的热阻性，所以对于不同的个体以及同一个体的不同部位，都需要进行重复计算。并且单通道热流技术侧重于通过绝缘良好的传感器测量单个热流，而双热流测量是两种热流通过不同热阻或厚度的材料来获得核心体温度，通过热板实验采用热阻相近材料来模拟人体皮肤。……