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人體溫度測量

一　什么是人體的真實溫度
　　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。文獻報道，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)燒與否的參照標準。
　　當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。因為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時再加以詳細解釋。
　　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．準確 即儀表本身準確，同時真實反映體溫；
2．方便 即容易操作，并便于大量檢查；
3．快速
4．價廉

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（俗稱體溫表）、醫(yī)用電子接觸式溫度計（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，通過接觸使溫度計的溫度等于被測處的溫度。
　　接觸式醫(yī)用溫度計的優(yōu)點是它本身很準確，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。其缺點是測量的速度慢（約2分鐘以上）。玻璃液體溫度計還易碎，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溫度的4次方成正比，用公式可表達為：

（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)計也不同。
紅外溫度計zui簡單的原理圖如圖1所示。

紅外溫度計原理框圖

圖中：主光學系統(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)和計算機技術(shù)進行處理，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。瞄準系統(tǒng)用于瞄準（或指示）被測部位。耳溫計不需要瞄準系統(tǒng)。
根據(jù)式（1）的原理，儀表所測得的紅外輻射為：

（2）
式中：A ——光學常數(shù)，與儀表的具體設(shè)計結(jié)構(gòu)有關(guān)；
ε1——被測對象的輻射率；
ε2——紅外溫度計的輻射率；
T1 ——被測對象的溫度，K；
T2 ——紅外溫度計的溫度，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，實際上并沒有一種物體的輻射率能達到1.0。但可以制造出極為接近于ε=1.0的實際黑體，用于溫度計的校準。所有真實的物體，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）計算出的T1就會有誤差。在實際工作中，儀表是在ε=1.0的黑體上校準好出廠的，只有測量ε=1的對象，其示值才代表對象的實際溫度，如果對象ε不等于1，則儀表讀數(shù)不代表對象的實際溫度，要進行修正。

3．紅外測溫法的優(yōu)缺點
（1）優(yōu)點：
－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：
－儀表本身準確度不如接觸式的醫(yī)用溫度計，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)用溫度計復(fù)雜，使用者要經(jīng)一定培訓才能正確使用；
－價格較高。

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
　　它們一般是便攜式的，俗稱手槍式的，通常有一個激光瞄準系統(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（因為方便）。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（如風速大小，風溫高低等），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，則要進行兩種修正：
　　*種：把測得的溫度修正為皮膚的實際溫度。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)計平均值來修正。這就會產(chǎn)生一個誤差。
　　第二種：再把實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，因為這個差值隨不同人、不同條件而變化，所以也只能是一個統(tǒng)計平均值，實際上連統(tǒng)計平均值也難以獲得。
　　一部分于皮膚溫度測量的紅外溫度計在設(shè)計時，根據(jù)某個統(tǒng)計平均值，在儀表內(nèi)已自動進行上述兩種修正。這時儀表雖然瞄準皮膚來測量，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，并非專門為測量人體溫度而設(shè)計的，主要是為工業(yè)測量而設(shè)計的，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折算。實際上無論自動修正，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 圖 用耳溫計測量耳溫

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