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摘要
人体膝关节处深部体温的监测对于关节患者治疗与康复十分重要。为了能够为热疗中的关节炎患者持续测量皮肤组织不同深部的体温。本文基于传热学原理,通过对核心温度测量技术的改进,创新性的提出了膝关节深部测温的方法。根据膝关节的特点将其划分为6个区域并布置12个位置的传感器探头,基于生物传热模型模拟了人体膝关节和传感器探头的传热实验;首先通过设置膝关节核心温度38℃不变,在稳态条件下根据传感器两侧的温度差,以及膝关节深部不同厚度处的温度,利用传热方程计算对应等厚度层皮肤组织热阻,与等温度层热阻对比分析了不同部位组织深度与热阻得关系。维持核心温度38℃,建立了热疗仿真模型,通过设置点热源,模拟高频热疗仪的深部热疗实验,利用所求热阻计算对应深部的温度与该位置探针显示温度值对比,误差在0.62℃以内。基于仿真实验结果建立膝关节传热理论并进行了热板实验和人体实验。热板实验中传感器热平衡时间约为7.7 min,平均误差为0.15℃,分析了人体实验的误差来源。这种基于仿真实验理论的符合人体工程学的体温传感器有可能对膝关节患者深部体温进行连续测量。
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单位浙江清华柔性电子技术研究院; 新疆大学
