模拟体温发生器的制作方法

1.本技术涉及人体参数监测领域，尤其涉及一种模拟体温发生器。


背景技术：

2.人体温度是人体四大生命体征之一，随身体部位不同而存在差异。核心体温指的是人体内部器官的温度，其定义为人体内部胸腔、腹腔和中枢神经的温度。由于内脏器官代谢水平不同，核心体温也略有不同。安静状态下，肝脏温度最高，为38℃左右；肾、胰腺及十二指肠等温度略低；直肠温度更低。运动时骨骼肌产热多，温度高。虽然各部位之间的温度不同，但由于血液循环和组织热传导的作用，一般稳定在36.5～37.5℃的范围内。相比体表温度，核心体温由于不易受到外部环境温度波动、汗液蒸发、个人衣着的影响，能更准确地反映人体的健康情况。
3.但核心体温也因性别、年龄、体质不同存在个体差异。另外，人体体温具有一定的节律性，根据单次测量数据，往往难以获得更具意义的纵向趋势信息。因此，长期、连续、个性化地获取身体核心温度，可为监测人体的生命活动状态提供丰富信息，这对临床诊疗和生物医学研究都具有重要的意义。
4.核心体温的深入研究需要模拟核心体温的装置。cn101843476 b提出了一种无创体核温度测量装置的标定设备，其利用装有液体介质的容器模拟人体组织，容器内设置电加热器以调控核心体温变化。该装置中，加热器结合潜水泵的温控系统波动较大，不能真实地反映人体稳态的核心体温，因此会给后续的核心体温的检测和研究引入较大的误差。此外，由于水泵、加热电路等均是设置在容器内，需要在容器上留出较多电缆的出入口，容易造成热量流失，且不方便设备维护。此外，该装置很难模拟多种皮肤皱襞厚度，从而忽略了人体表皮的真实情况。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本技术旨在提出一种模拟体温发生器，其能够真实地模拟人体的核心体温，提供稳定地核心体温。
6.本技术提出一种模拟体温发生器，其包括：圆桶容器、第一水泵、第二水泵、恒温水槽；
7.圆桶容器由abs塑料制成；圆桶容器装有水介质；圆桶容器的端口通过隔热材料封闭；
8.恒温水槽设置在圆桶容器外部，恒温水槽与圆桶容器之间形成第一管路和第二管路；第一管路和第二管路分别由隔热软管构成；第一水泵安装在第一管路中，第二水泵安装在第二管路中；第一管路用于自恒温水槽向圆桶容器提供水介质，第二管路用于自圆桶容器向恒温水槽提供水介质；
9.圆桶容器内设置有测温单元。
10.优选地，所述圆桶容器的内壁或外壁上设置有防辐射层。
11.优选地，所述测温单元为热敏电阻。
12.优选地，所述第一水泵、第二水泵安装隔热箱体中。
13.优选地，所述圆桶容器包括多个测温位置，每个测温位置对应不同的壁厚。
14.优选地，所述多个测温位置中，其中一个测温位置对应的壁厚为11mm。
15.优选地，所述圆桶容器的高为250mm，内径为80mm，底厚为25mm。
16.本技术的模拟体温发生器，由于采用恒温水槽，所模拟的体核温度更稳定，使得在实验中验证从体表温度估算核心体温更为可行和精确。通过将容器设置不同壁厚的测温位置以模拟皮肤热阻的变化，更精确地仿真在不同部位监测核心温度的变化情况。
附图说明
17.图1为本技术的模拟体温发生器的结构示意图。
具体实施方式
18.下面，结合附图对本技术的模拟体温发生器进行详细说明。
19.本技术提出一种模拟体温发生器，其包括：圆桶容器11、第一水泵12a、第二水泵12b、恒温水槽13。
20.圆桶容器11由abs塑料制成；圆桶容器11装有水介质；圆桶容器11的端口通过隔热材料封闭。
21.恒温水槽13设置在圆桶容器11外部，恒温水槽13与圆桶容器11之间形成第一管路和第二管路；第一管路和第二管路分别由隔热软管14构成；第一水泵12a安装在第一管路中，第二水泵12b安装在第二管路中；第一管路用于自恒温水槽13向圆桶容器11提供水介质，第二管路用于自圆桶容器向恒温水槽提供水介质，由此构成水在恒温水槽和圆桶容器之间循环。
22.圆桶容器11内设置有测温单元15。测温单元15为热敏电阻，以测量圆桶容器11中水介质的温度，此温度即模拟的核心体温。
23.圆桶容器11的内壁或外壁上设置有防辐射层，以防止热辐射导致的热流失，使得所模拟的核心体温稳定。
24.第一水泵12a、第二水泵12b安装隔热箱体中，由此尽可能避免水泵本身导致的热量流失。
25.圆桶容器11包括多个测温位置11a、11b，每个测温位置对应不同的壁厚。，其中一个测温位置对应的壁厚为11mm。
26.圆桶容器11的高为250mm，内径为80mm，底厚为25mm。
27.由恒温水槽控制产生恒定的热量，通过第一水泵将恒温水槽中的水送到圆桶容器中，通过第二水泵将圆桶容器中的水送到恒温水槽中，在圆桶容器与恒温水槽之间形成热平衡，从而在体温发生器内产生了一个均匀稳定的体核热源，这个体核热源就是用来模拟人体的体核热源，体核热源的热量通过桶壁传导到圆桶容器的表面，使表面温度变化反映其内部体核温度的变化，这个表面温度就是用来模拟人体体表温度。圆桶容器的桶壁用来模拟人体一定厚度的皮肤(脂肪、肌肉和表皮等)热阻。不同壁厚对应的测温位置，代表不同厚度的皮肤所代来的热阻。
28.桶壁厚度的计算过程如下：
29.人体皮肤导热系数λ
s
＝0.47w/(m.k)，脂肪导热系数λ
f
＝0.21w/(m.k)，正常腹部男性皮肤皱襞(皮肤+皮下脂肪)厚度为5～15mm，女性皮肤皱襞为12
‑
20mm。我们取平均皮厚δ＝10mm，其中表皮厚δ
s
＝2mm，脂肪厚δ
f
＝8mm，根据导热稳态阶段，总热阻等于串联热阻之和，即公式(1)：
[0030][0031]
代入数据计算得皮皱平均导热系数为λ
a
＝0.236w/(m.k)。体温模拟发生器桶壁由abs材料组成，abs材料导热系数λ
abs
＝0.2512w/(m.k)，则同样根据上述热阻相等的原理，等价10mm皮皱厚度的abs材料厚度为所以体温模拟发生器桶壁的主体厚度为11mm。其他测温位置的厚度可以是9mm、10mm、12mm、13mm等。
[0032]
为既能达到实验要求又能节省材料，便于搬运，总体尺寸定为桶高250mm，内径80mm，abs底座25mm厚，实验中加绝热材料铺垫，以减小底部热量的流失而造成的桶壁温度不均匀。圆桶容器顶部为10mm厚密封球阀，保留单向隔热软管孔和排气孔。圆桶容器内传热媒质为水，12v 4w的水泵安装在隔热箱体中，避免水泵本身带来的热损失。搅动水流，使发生器内温度均匀。恒温水槽控温精度在
±
0.05℃范围内，绘制恒温曲线测试控温能力。
[0033]
在核心体温稳定的情况下，不同测温部位由于皮肤皱襞厚度发生改变而容易造成测量误差。因此，需要在体温发生器上设置不同的壁厚以模拟人体测温部位的改变或不同人体皮肤皱襞厚度的差异。此外，不同的壁厚也可方便多个测温装置进行多点测量，并行实验以加快温度计的校准。
[0034]
除非另有定义，本技术中使用的所有技术和/或科学术语具有与由本发明所涉及的领域的普通技术人员通常理解的相同含义。本技术中提到的材料、方法和实施例仅为说明性的，而非限制性的。
[0035]
虽然已结合具体实施方式对本发明进行了描述，在本技术的发明主旨下，本领域的技术人员可以进行适当的替换、修改和变化，这种替换、修改和变化仍属于本技术的保护范围。