温度传感针及双通道测温仪的研制

    中医传感针既具有实时传感经脉、腧穴内发生的分子事件又能作为治疗针使用。因此,具有传感器和执行器的双重功能[1,2]。为了对经脉、腧穴中的温度进行在体实时动态对比监测,为中西医的临床疗效提供客观结果,设计研制温度传感针及双通道测温仪。

    1　温度传感针

    1.1　热敏电阻的温度特性

    热敏电阻是利用一些金属氧化物(半导体)按一定比例混合压制和烧结而成的固态感温器件,利用其电阻随温度而变化的特性来测温。根据随温度变化其电阻值变化的情况,热敏电阻可分为正温度系数(PTC)热敏电阻、负温度系数(NTC)热敏电阻和临界温度系数(CTR)热敏电阻3种。

    1.1.1　正温度系数热敏电阻

    在测量温度区范围内,PTC的阻值随温度的增加而增加,检测精度一般为35℃,其温度系数约为(6%-50%)/℃,时间常数一般为310 s。

    1.1.2　临界温度系数热敏电阻

    临界温度系数热敏电阻的特点是在临界温度附近电阻值随温度的增加而急剧下降,其温度系数一般为(-30%-100%)/℃,时间常数一般为0.53 s。

    1.1.3　负温度系数热敏电阻

    这是一种较广泛用于测温的热敏电阻,其电阻值随温度的升高而呈下降趋势,其温度系数一般在-1%--6%/℃,时间常数一般为0.53 s。标称电阻值通常在几十欧到十兆欧之间。

    设计温度传感针是为了测量人体组织内的温度,要求测温范围较窄,一般在3040℃,测量精度要求较高,通常在0.01℃以上。由于PTC检测精度较低,而CTR在某些温区内电阻有急剧变化,电阻值随温度变化呈较强的非线性,不适于一定温区范围的温度测量。因此,这两种热敏电阻都不适宜制作温度传感针。用NTC制作的温度传感器温度范围一般为-5300℃,在该温度范围内,其允许误差在铂电阻与热电偶之间，而且温度系数大,灵敏度高,理论上,它可以对10-310-4℃的温度变化有反应[3]。所以,选用NTC的热敏电阻作为敏感材料来制作温度传感针。

    1.2　温度传感针的制作

    温度传感针是用注射针头或一定内径的空心不锈钢管首先进行清洗、扩管,然后将微型热敏电阻嵌装在针尖处,氩弧焊封口,最后进行磨尖、引线封上口而制成。

    2　双通道测温仪的原理

    2.1　测温的原理

    热敏电阻将温度的变化转换为电阻的变化,接下来的工作就是检测该电阻的变化。由于温度传感针中热敏电阻的电阻较小,当温度改变时,其阻值变化相对较小,若直接测量势必导致较大的误差。本仪器采用了“电桥法”测量,如图1所示。它是由四个电阻组成四边形电路,其中一组对角线接到本仪器中的稳压电源上,另一组对角线接到测量器上,测量器是用来测量跨接在稳压电源上的分压器之间的电压。当电桥平衡时,即对臂电阻乘积相等时,输出电压为零;当电桥中任意一个电阻发生变化时,都将使电桥失去平衡,电桥有电压输出。