Wir versuchen derzeit, einen tragbaren Temperatursensor zu bauen, um die menschliche Kerntemperatur zu schätzen. Dies ist ein kleines technisches Problem (mehr mit der Materialauswahl als mit der Wahl des ICs), aber es betrifft die Elektronik und verwandte Probleme wie die Wärmeübertragung, daher denke ich, dass es für dieses Board relevant genug ist. Bitte korrigiert mich, wenn ich in dieser Hinsicht falsch liege.
Es gibt einige Artikel über verschiedene Versuche, dies zu erreichen, aber wir hatten Probleme, eine Lösung zu finden, die unseren Kriterien entspricht.
Da das Gerät tragbar ist und längere Zeit in Kontakt bleiben muss, sind invasive (rektale, ösophageale) oder umständliche (axilläre, im Ohr/Trommelfell) Messmethoden nicht durchführbar, sodass die Hauttemperatur als nächstbeste Alternative seit dem Kern bleibt Die Temperatur kann normalerweise ziemlich gut aus diesen Werten geschätzt werden, vorausgesetzt, dass bestimmte Randbedingungen gegeben sind, wie beispielsweise bekannte Körperposition, Abschirmung von Umwelteinflüssen und so weiter. Die berührungslose Erkennung über Infrarot ist nicht praktikabel, da die Unsicherheit größer als ±0,5 °C ist, was außerhalb des akzeptablen Bereichs für die klinische Signifikanz liegt (dh die Unsicherheit, die erforderlich ist, um Probleme wie Fieber zu diagnostizieren). Daher muss der Sensor in direktem Kontakt mit der Haut sein.
Dies führt jedoch zu weiteren Problemen, von denen das dringendste die sofortige Abkühlung der Haut bei Kontakt mit dem Sensor ist, die ausnahmslos eher die Umgebungstemperatur als die Hauttemperatur ist. Während die Haut schließlich zu ihrer vorherigen Temperatur zurückkehrt, dauert es normalerweise etwa 20-30 Minuten, bis dies geschieht. Dies wird für unsere Zwecke als zu lang angesehen. Während die Isolierung die Schwierigkeiten reduziert hat, die durch die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit des Sensormoduls verursacht wurden, das die Hauttemperatur in der Nähe des Moduls "dauerhaft" reduziert, hat die zusätzliche thermische Masse nicht zu den Stabilisierungszeiten beigetragen. Wie in den obigen Artikeln zu sehen ist, wurde dies auf unterschiedliche Weise angegangen - zum Beispiel Verwenden eines Thermoelements und einer rückkopplungsgesteuerten Heizung, die auf die Hauttemperatur eingestellt ist, um zu erkennen, wann immer der Temperaturfluss Null ist (und somit wann immer der Sensor die gleiche Temperatur wie die Haut hat). Dies hat eine schnellere Reaktion, da weniger Wärme aus der Haut austritt, wodurch eine niedrigere Diskrepanz entsteht, die stabilisiert werden muss - der Energie- und Leistungsbedarf des Heizgeräts liegt jedoch außerhalb des Bereichs der Batterie und wird diese schnell entladen, was dies ungeeignet macht tragbare Nutzung.
Kennt jemand eine Möglichkeit, eine gute Reaktionszeit (mindestens < 10 Minuten ... 2-5 Minuten als grobe Schätzung) für ein solches Gerät zu erhalten, während die Parameter der klinischen Signifikanz von < ± 0,5 ° C eingehalten werden - entweder aktiv (aber mit geringer Leistung) oder passiv (möglicherweise durch überlegene Wärmedämmung)?
Ich würde einen Thermistor oder Platin-RTD in Kontakt mit entweder der Haut oder etwas sehr Dünnem zwischen der Haut und dem Sensor in Betracht ziehen, das Ganze von einem Isolator bedeckt (es gibt einige sehr leistungsstarke schaumartige Isolatoren) und einem Klebefleck darüber viel. Die Drähte zum Sensor müssen dünn sein. Optimale Genauigkeit könnte durch die Verwendung von Drähten mit AWG 36 (2 oder 4) erreicht werden, die eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, wie z. B. Manganin oder Phosphorbronze, aber die Verwendung von Kupfer und "Wärmeableitung" mit ausreichender Länge zur Haut ist wahrscheinlich ausreichend.
Wichtige Punkte - Verwenden Sie einen Hochleistungssensor wie einen Pt1000-Dünnfilmtyp, minimieren Sie den Wärmeverlust aus den Leitungen und maximieren Sie die Wärmeisolierung über dem Sensor durch die Verwendung von Hightech-Isoliermaterialien.
Soll der Sensor als Sonde (Einzelmessung) verwendet werden oder soll er „dauernd“ getragen und überwacht werden? Im letzteren Fall sollte die Reaktionszeit weniger wichtig sein. Bei ausreichend kleiner thermischer Masse (des aktiven Elements) und ausreichender thermischer Isolierung gegenüber der Umgebung sollten das Anfangsverhalten und die Verzögerungszeit in einen geeigneten Bereich gebracht werden können. Ich stelle mir so etwas wie eine winzige Thermoelementperle vor, die z. B. mit einem oder zwei Zentimetern geschlossenzelligem Schaum überzogen ist (nicht unbedingt diese Technologien; das ist nur ein spontanes erstes Konzept).
Alex Freimann
JRobert
Alex Freimann