

在醫(yī)學(xué),溫度是一個(gè)非常重要的生理參數(shù)。人體各個(gè)部位的溫度是診斷的重要依據(jù),例如體表溫度是診斷休克病人的一種重要參數(shù),因?yàn)樾菘瞬∪说牡脱獕阂鹉┥业牡脱髁?;感染性通常由體溫的升高反映出來;麻醉能體溫調(diào)節(jié),而使體溫下降;控制調(diào)節(jié)保溫箱的溫度才能為兒提供合適的環(huán)境溫度;關(guān)節(jié)溫度與局部發(fā)炎程度密切相關(guān),通過局部溫度的測(cè)量反映和慢性炎癥等。上述例證說明溫度的測(cè)量在整個(gè)醫(yī)學(xué)有著至關(guān)重要的地位。溫度測(cè)量的方法有多種,但是這些不同的方法,根本的區(qū)別在于選擇不同的溫度傳感器。
溫度傳感器是一種熱電式傳感器,是利用某些材料或元件的物理特性與溫度有關(guān)的性質(zhì),將溫度的變化轉(zhuǎn)化為電量的變化。傳感器的種類有多種,因檢測(cè)溫度的原理不同,可分為利用熱電效應(yīng)、熱電容及熱電阻、熱膨脹效應(yīng)、輻射效應(yīng)、熱化學(xué)效應(yīng)及熱電效應(yīng)等溫度傳感器。下面介紹幾種典型的溫度傳感器。
利用導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料的電阻率隨其本身溫度變化而變化的(物理特性)原理制成溫度敏感元件稱為熱敏電阻。熱敏電阻利用電阻對(duì)溫度的依賴,就可以將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電量的變化,從而檢測(cè)溫度。
1、熱電阻式
熱敏電阻作為溫度敏感元件可制成各種形式的測(cè)溫探頭,分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻。金屬熱電阻具有良好的線性關(guān)系、反應(yīng)、材料的復(fù)現(xiàn)性和工藝性好,,在測(cè)溫范圍內(nèi)化學(xué)物理特性穩(wěn)定,體積較大。目前,在工業(yè)中應(yīng)用。半導(dǎo)體熱敏電阻由于體積小,,長(zhǎng)期穩(wěn)定性好等特點(diǎn)在醫(yī)學(xué)的溫度測(cè)量中使用非常廣泛??稍谥闋罨虮∑瑺畹臒崦綦娮柰饧颖Wo(hù)管套,例如將珠狀熱敏電阻封裝在硬塑料、玻璃或金屬套管中,用來測(cè)量口腔或直腸溫度。薄片狀的熱敏電阻很適合測(cè)量皮膚溫度,近年來發(fā)展的薄膜型熱敏電阻可以做得非常薄,只有十幾納米,用它做測(cè)溫元件,將有很好的發(fā)展前景。
2、熱電偶式
當(dāng)有兩種不同的金屬組成回路時(shí),若兩個(gè)觸點(diǎn)的溫度不同,則回路中就有電流通過,稱為溫差電效應(yīng)。熱電偶傳感器就是利用溫差電現(xiàn)象制成的熱敏傳感器。它具有測(cè)溫范圍寬、性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn),在醫(yī)學(xué)應(yīng)用廣泛。例如在中己經(jīng)證明,加熱能增強(qiáng)放射性對(duì)的殺滅力。加熱到43℃,能使放射性劑量減少1/3,減少了放射的副作用。深部用超聲加熱時(shí),對(duì)區(qū)的溫度測(cè)量精度要求較高,利用熱電偶和恒溫冰槽技術(shù),可以把加熱區(qū)的溫度控制在43℃附近。
3、熱輻射式
熱輻射式傳感器是一種熱電變換器,它利用涂黑元件來吸收所有入射的輻射量,并將該能量轉(zhuǎn)化為溫度變化通過熱檢測(cè)元件變換成電量或點(diǎn)參數(shù)變化。熱輻射式傳感器屬于非接觸式溫度傳感器,“非典”期間廣泛應(yīng)用的紅外測(cè)溫儀就是典型代表。
近來,溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下3個(gè)階段:傳統(tǒng)分立式溫度傳感器(含敏感元件);模擬集成溫度傳感器/控制器;智能溫度傳感器。而在醫(yī)學(xué)應(yīng)用的溫度測(cè)量主要有兩種方式:接觸式和非接觸式。目前,上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式,由集成化向智能化發(fā)展。而智能溫度傳感器正朝著小體積、、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高性及性、虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等的方向拓展。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)以及材料工藝和制造工藝的不斷提升,無論是接觸式還是非接觸式,溫度傳感器發(fā)展的方向不外乎小體積、低功耗、快響應(yīng)、高靈明度。