人體溫度測量

一　什么是人體的真實(shí)溫度
　　研究表明，人體不同部位的溫度是不同的,。代表人體真實(shí)溫度的是心臟和腦部的血液溫度,，叫基礎(chǔ)溫度或核心溫度（core temperature），記作tc。這個溫度無法臨床測量,。
　　zui接近基礎(chǔ)溫度的是人體內(nèi)的肺動脈,、膀胱內(nèi)、食道內(nèi)和鼓膜處的溫度,，可近似認(rèn)為與基礎(chǔ)溫度相等,，這叫局域溫度。除了鼓膜外,，在日常測量中也是很難測量的,。
　　在日常體溫測量中，是測量人體口腔（即舌下）,、直腸（肛門內(nèi)）或腋下的溫度,，分別記作to、tr和ta,。這些部位的溫度容易測量,，也相當(dāng)穩(wěn)定。但這些局部的溫度都互不相同,，而且與基礎(chǔ)溫度有較大的差別,，不代表人體的真實(shí)溫度。不同的人這些溫度與基礎(chǔ)溫度的差別也是不同的,。文獻(xiàn)報(bào)道,，口腔溫度to平均比肺動脈溫度低0.4℃，腋下溫度ta平均比肺動脈溫度低0.7℃,。傳統(tǒng)上人們習(xí)慣把口腔溫度to作為體溫的代表,，或稱為體溫的參照溫度，以to=37.0℃作為發(fā)燒與否的參照標(biāo)準(zhǔn),。
　　當(dāng)然也可以測量皮膚表面的溫度（如額頭溫度）來作為體溫參照溫度,，記作ts。但這樣做太粗糙了,。因?yàn)?/span>ts是不穩(wěn)定,、不確定的一個值，我們將在下面介紹皮膚表面紅外溫度計(jì)時再加以詳細(xì)解釋,。
　　不論我們測量哪一個部位的溫度（to,、ta、tr或ts）,，他們與核心溫度tc都有差別,，這個溫度差別是由人體生理因素形成的,叫做生理差別。

二 對測量體溫儀表的要求
1．準(zhǔn)確 即儀表本身準(zhǔn)確,，同時真實(shí)反映體溫,；
2．方便 即容易操作,，并便于大量檢查；
3．快速
4．價(jià)廉

三 紅外測溫法
1．接觸式測溫
　　傳統(tǒng)的體溫測量是用醫(yī)用玻璃液體溫度計(jì)（俗稱體溫表）,、醫(yī)用電子接觸式溫度計(jì)（常用熱敏電阻作為它的感溫元件）等插入人體內(nèi)部（舌下,、直腸）或置于腋下，通過接觸使溫度計(jì)的溫度等于被測處的溫度,。
　　接觸式醫(yī)用溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是它本身很準(zhǔn)確,，很穩(wěn)定，儀表的誤差不超過0.1℃,。它們?nèi)菀资褂?，便宜，可作醫(yī)療使用,，也可作家用。其缺點(diǎn)是測量的速度慢（約2分鐘以上）,。玻璃液體溫度計(jì)還易碎,，在醫(yī)院使用時容易因消毒不*而引起交叉感染。在SARS預(yù)防的檢測中,，在需測量的人很多,，時間又要短時，它們就不大適用了,。因此不接觸式的紅外溫度測量法就被廣泛用于SARS預(yù)防的檢測工作中,。

2．紅外測溫法的原理
　　任何有一定溫度的物體，都會以電磁波的形式向外界輻射出能量,。所輻射能量的大小,，直接與該物體的溫度有關(guān)，具體地說是與該物體熱力學(xué)溫度的4次方成正比,，用公式可表達(dá)為：

（1）

式中：E ——輻射出射度,，W/m3；
σ——斯蒂芬—波爾茲曼常數(shù),，5.67×10-8 W/（m2·K4）,；

ε——物體的輻射率；
T ——物體的溫度,，K,；
T0——物體周圍的環(huán)境溫度，K,。
測量出所發(fā)射的E,，就可得出溫度。
　　利用這個原理制成的溫度測量儀表叫紅外溫度儀表,。這種測量不需要與被測對象接觸,，因此屬于非接觸式測量,。紅外溫度儀表可用于很寬溫度范圍的測溫，從－50℃直至高于3000℃,。在不同的溫度范圍,，對象發(fā)出的電磁波能量的波長分布不同，在常溫（0℃~100℃）范圍,，能量主要集中在中紅外和遠(yuǎn)紅外波長,。用于不同溫度范圍和用于不同測量對象的儀表，其具體的設(shè)計(jì)也不同,。
紅外溫度計(jì)zui簡單的原理圖如圖1所示,。

紅外溫度計(jì)原理框圖

圖中：主光學(xué)系統(tǒng)有兩個作用：a）把被測處的紅外線集中到檢測元件上；b）把進(jìn)入儀表的紅外線發(fā)射面限制在固定范圍內(nèi),。檢測元件把紅外線能量轉(zhuǎn)換為電信號,。信號處理單元把檢測元件輸出的信號，用電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行處理,，變成人們需要的各種模擬量和數(shù)字量信息,。顯示單元把處理過的信號變成人們可閱讀的數(shù)字或畫面。瞄準(zhǔn)系統(tǒng)用于瞄準(zhǔn)（或指示）被測部位,。耳溫計(jì)不需要瞄準(zhǔn)系統(tǒng),。
根據(jù)式（1）的原理，儀表所測得的紅外輻射為：

（2）
式中：A ——光學(xué)常數(shù),，與儀表的具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有關(guān),；
ε1——被測對象的輻射率；
ε2——紅外溫度計(jì)的輻射率,；
T1 ——被測對象的溫度,，K；
T2 ——紅外溫度計(jì)的溫度,，K,，它由一個內(nèi)置的溫度檢測元件測出。
輻射率ε是一個用以表達(dá)物體發(fā)射電磁波能力的系數(shù),，數(shù)值由0至1.0,。的輻射物體是輻射率1.0的物體，物理上叫做黑體,。這是一個理論上的概念,，實(shí)際上并沒有一種物體的輻射率能達(dá)到1.0。但可以制造出極為接近于ε=1.0的實(shí)際黑體,，用于溫度計(jì)的校準(zhǔn),。所有真實(shí)的物體，包括人體各部位的表面,，其ε值都是某個低于1.0的數(shù)值,。由于ε值極難測量而又不確定,，所以在儀表測出E后，按式（2）計(jì)算出的T1就會有誤差,。在實(shí)際工作中,，儀表是在ε=1.0的黑體上校準(zhǔn)好出廠的，只有測量ε=1的對象,，其示值才代表對象的實(shí)際溫度,，如果對象ε不等于1，則儀表讀數(shù)不代表對象的實(shí)際溫度,，要進(jìn)行修正,。

3．紅外測溫法的優(yōu)缺點(diǎn)
（1）優(yōu)點(diǎn)：
－與被測對象不接觸，在測體溫時不會造成不必要的感染,；
－快速,。通常測量時間小于1s，一般不會超過2s,。
因此十分適合于在SARS預(yù)防檢測中應(yīng)用,。
（2）缺點(diǎn)：
－儀表本身準(zhǔn)確度不如接觸式的醫(yī)用溫度計(jì)，通常不會優(yōu)于0.2℃,；
－測量結(jié)果受許多因素影響,，重要的是被測對象輻射率不確定性,，不容易測出被測對象實(shí)際溫度,；測量距離變化和環(huán)境溫度變化也會帶來誤差；
－儀表本身比較復(fù)雜,，使用也比接觸式醫(yī)用溫度計(jì)復(fù)雜,，使用者要經(jīng)一定培訓(xùn)才能正確使用；
－價(jià)格較高,。

四 幾種用于體溫測量的紅外溫度儀表
1．測量皮膚表面溫度的紅外溫度計(jì)
　　它們一般是便攜式的,，俗稱手槍式的，通常有一個激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng),。激光束所指的地方就是測量溫度的部位,。這種溫度計(jì)使用十分方便，只需一按開關(guān),，一秒鐘內(nèi)就可直接讀出溫度,。
儀表所測的皮膚表面溫度，通常是測量額頭的溫度（因?yàn)榉奖?span lang="EN-US">）,。皮膚溫度的測量結(jié)果受以下兩個因素的很大影響：
　　a. 皮膚本身的溫度取決于皮膚下面血流分布的情況,，也取決于皮膚附近的傳熱情況（如風(fēng)速大小，風(fēng)溫高低等）,，因此其溫度在不同位置,、不同時間,、不同條件下是不同的，變化較大,。
　　b. 皮膚的輻射率ε的值偏離1.0較大,，而且不同的人，同一人不同部位的ε值不同,，變化范圍較大,，約為0.94~0.99之間。
　　因此直接測出的溫度并不是皮膚的實(shí)際溫度,。如果要通過測量皮膚的溫度而知道口腔溫度,，則要進(jìn)行兩種修正：
　　*種：把測得的溫度修正為皮膚的實(shí)際溫度。這就要知道皮膚的ε值,，而這是做不到的（ε難測且每人不同）,，只能根據(jù)一個統(tǒng)計(jì)平均值來修正。這就會產(chǎn)生一個誤差,。
　　第二種：再把實(shí)際的皮膚溫度折算到口腔溫度to,，這就要知道to與皮膚溫度的生理差別。但這也不可能做到,，因?yàn)檫@個差值隨不同人,、不同條件而變化，所以也只能是一個統(tǒng)計(jì)平均值,，實(shí)際上連統(tǒng)計(jì)平均值也難以獲得,。
　　一部分于皮膚溫度測量的紅外溫度計(jì)在設(shè)計(jì)時，根據(jù)某個統(tǒng)計(jì)平均值,，在儀表內(nèi)已自動進(jìn)行上述兩種修正,。這時儀表雖然瞄準(zhǔn)皮膚來測量，但讀數(shù)就是口腔溫度,。但大部分儀表是沒有自動加上這兩種修正值的,，需要使用者自己去修正才能得到相應(yīng)的口腔溫度。目前市場上大部分紅外溫度計(jì),，并非專門為測量人體溫度而設(shè)計(jì)的,，主要是為工業(yè)測量而設(shè)計(jì)的，只是它們其中一些的測量范圍包含了體溫的范圍而已,。不過這些儀表上都有“ε選擇"按鈕,，可由使用者根據(jù)自己對被測對象ε值的了解，自行設(shè)定ε值,。這樣就實(shí)現(xiàn)了*種修正,。至于第二種修正，一般是沒有的,，要使用者自己去估計(jì)折算,。實(shí)際上無論自動修正,，還是人為去修正，或是不修正,，結(jié)果的不確定性都是很大的,。
　　表1是對10個體溫正常人的腋下溫度和額頭溫度測量數(shù)據(jù)。腋下溫度與額頭溫度之差zui小的是0.7℃,，zui大為3.6℃,。

圖 紅外耳溫計(jì) 圖 用耳溫計(jì)測量耳溫

2．紅外耳溫計(jì)
它是一種專門用于測量耳道溫度的紅外輻射溫度計(jì)，其原理與前面所述的測量表面溫度的紅外溫度計(jì)是一樣的,。由于,，它沒有瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，主光學(xué)系統(tǒng)也比較簡單,。耳溫計(jì)的外形如圖2所示,，使用時，將耳溫計(jì)插入耳道內(nèi),，即可讀數(shù),。耳溫計(jì)都配有一次性使用的探頭蓋，以維持清潔,，防止感染,。儀表校準(zhǔn)時是連探頭蓋一起進(jìn)行的，因此測量時一定要裝好探頭蓋,。用耳溫計(jì)測量耳溫的示意圖見圖3,。

在*節(jié)中已介紹，鼓膜溫度可近似認(rèn)為是人體的基礎(chǔ)溫度,，而耳道壁和鼓膜形成的腔體,，十分接近黑體（即ε=1.0）,，因此用耳溫計(jì)測量時,，對象輻射率ε不確定的影響很小，測得的溫度會接近耳道的實(shí)際溫度,。