Sensor de temperatura de la piel de estabilización rápida

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Actualmente estamos intentando construir un sensor de temperatura portátil con el fin de estimar la temperatura central humana. Este es un pequeño problema de ingeniería (más que ver con la elección de materiales que con la elección de IC), pero implica la electrónica y temas relacionados, como la transferencia de calor, por lo que creo que es lo suficientemente relevante para esta placa. Por favor, corrígeme si me equivoco en este sentido.

Allí are bastante algunos artículos sobre varios intentos para lograr esto, pero hemos tenido problemas para encontrar una solución que se ajuste a nuestros criterios.

Debido a que el dispositivo es portátil y debe estar en contacto durante largos períodos de tiempo, los métodos de medición invasivos (rectales, esofágicos) o engorrosos (axilares, intrauterinos / timpánicos) son inviables, por lo que la temperatura de la piel es la siguiente alternativa. , dado que la temperatura del núcleo normalmente se puede estimar bastante bien a partir de estos valores, dadas ciertas restricciones, como la posición conocida en el cuerpo, la protección contra los efectos ambientales, etc. La detección sin contacto por infrarrojos no es viable ya que la incertidumbre es mayor que ± 0.5 ° C, lo que está fuera del rango aceptable para la importancia clínica (es decir, la incertidumbre necesaria para diagnosticar problemas como la fiebre). Por lo tanto, el sensor debe estar en contacto directo con la piel.

Sin embargo, esto crea problemas adicionales, el más importante de los cuales es el enfriamiento inmediato de la piel en contacto con el sensor, que invariablemente será la temperatura del ambiente en lugar de la piel. Si bien la piel eventualmente regresará a su temperatura anterior, normalmente toma alrededor de 20-30 minutos para que esto suceda. Esto se considera demasiado largo para nuestros propósitos. Si bien el aislamiento ha reducido las dificultades causadas por la diferente conductividad térmica del módulo sensor "permanentemente" reduciendo la temperatura de la piel cerca del módulo, la masa térmica adicional no ha ayudado con los tiempos de estabilización. Como puede verse en los artículos anteriores, esto se ha abordado de diferentes maneras, por ejemplo, utilizando un termopar y un calentador controlado por retroalimentación ajustado para que la temperatura de la piel se detecte siempre que el flujo de temperatura sea cero (y, por lo tanto, cada vez que el sensor tenga la misma temperatura que la piel). Esto tiene una respuesta más rápida ya que menos calor saldrá de la piel, creando una menor discrepancia que necesita estabilización; sin embargo, los requisitos de energía y potencia del calentador están fuera del alcance de la batería y se agotarán rápidamente, lo que hace que sea inadecuado para uso portátil.

¿Alguien sabría alguna manera de obtener un buen tiempo de respuesta (< 10 minutos como mínimo ... quizás 2 a 5 minutos como una estimación aproximada) para un dispositivo de este tipo mientras se mantiene dentro de los parámetros de significación clínica de < ± 0.5 ° C: ¿por medios activos (pero de baja potencia) o pasivos (quizás por un aislamiento térmico superior)?

    
pregunta Alex Freeman

2 respuestas

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Consideraría un termistor o un RTD de platino en contacto con la piel o algo muy delgado entre la piel y el sensor, todo cubierto por un aislante (hay algunos aisladores de espuma de muy alto rendimiento) y un adhesivo parche sobre el lote. Los cables al sensor deben ser delgados. La precisión óptima podría ser el uso de algo así como los cables AWG 36 (2 o 4) que son de baja conductividad térmica, como la manganina o el bronce fosforoso, pero usar cobre y "disipación por calor" de la piel es probablemente suficiente.

Puntos clave: use un sensor de alto rendimiento, como el tipo de película delgada Pt1000, minimice la pérdida de calor de los cables y maximice el aislamiento térmico del sensor utilizando materiales de aislamiento de alta tecnología.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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¿Se debe usar el sensor como sonda (realizar mediciones individuales) o se debe usar 'continuamente' y monitorear? En este último caso su tiempo de respuesta debería importar menos. Con una masa térmica suficientemente pequeña (del elemento activo) y un aislamiento térmico suficiente del entorno, la respuesta inicial y el tiempo de demora deberían poder llevarse a un rango adecuado. Estoy imaginando algo así como una pequeña perla de termopar superpuesta con, f / ex, un centímetro o dos de espuma de célula cerrada (no necesariamente esas tecnologías; eso es solo un concepto original).

    
respondido por el JRobert

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