Actualmente estamos tratando de construir un sensor de temperatura portátil con el fin de estimar la temperatura central humana. Este es un pequeño problema de ingeniería (más relacionado con la elección de los materiales que con la elección del IC), pero involucra la electrónica y cuestiones relacionadas 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.
Hay bastantes artículos sobre varios intentos de lograr esto, pero hemos tenido problemas para encontrar una solución que se ajuste a nuestros criterios .
Dado 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, en el oído/timpánicos) son inviables, dejando la temperatura de la piel como la siguiente mejor alternativa, ya que el núcleo la temperatura 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 a través de infrarrojos no es factible ya que la incertidumbre es superior a ±0,5 °C, que está fuera del rango aceptable de 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 más problemas, el más apremiante de los cuales es el enfriamiento inmediato de la piel al entrar en contacto con el sensor, que invariablemente será la temperatura del ambiente en lugar de la piel. Si bien la piel eventualmente volverá a su temperatura anterior, normalmente toma alrededor de 20 a 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 conductividad térmica diferente del módulo sensor que reduce "permanentemente" la temperatura de la piel cerca del módulo, la masa térmica adicional no ha ayudado con los tiempos de estabilización. Como se puede ver en los artículos anteriores, esto se ha abordado de diferentes maneras, por ejemplo, utilizando un termopar y un calentador controlado por retroalimentación ajustado para la temperatura de la piel para detectar siempre que el flujo de temperatura sea cero (y, por lo tanto, siempre que el sensor tenga la misma temperatura que la piel). Esto tiene una respuesta más rápida ya que saldrá menos calor de la piel, creando una menor discrepancia que necesita ser estabilizada; sin embargo, los requisitos de energía y potencia del calentador están fuera del alcance de la batería y la agotarán rápidamente, lo que lo hace inadecuado para uso portátil.
¿Alguien sabría alguna forma de obtener un buen tiempo de respuesta (<10 minutos como mínimo... tal vez 2-5 minutos como una estimación aproximada) para un dispositivo de este tipo mientras se mantiene dentro de los parámetros de importancia clínica de <±0,5 °C? ya sea por medios activos (pero de baja potencia) o pasivos (quizás por un aislamiento térmico superior)?
Consideraría un termistor o 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 aislantes de espuma de muy alto rendimiento) y un parche adhesivo sobre el lote. Los cables al sensor deben ser delgados. La precisión óptima podría ser el uso de algo como cables AWG 36 (2 o 4) que son de baja conductividad térmica, como la manganina o el bronce fosforado, pero probablemente sea suficiente usar cobre y "disipador de calor" de la longitud suficiente para la piel.
Puntos clave: use un sensor de alto rendimiento, como un tipo de película delgada Pt1000, minimice la pérdida de calor por los cables y maximice el aislamiento térmico sobre el sensor mediante el uso de materiales de aislamiento de alta tecnología.
¿Se debe usar el sensor como una sonda (haciendo 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 retardo deberían poder llevarse a un rango adecuado. Me imagino algo así como una perla de termopar diminuta superpuesta con, f/ex, un centímetro o dos de espuma de celda cerrada (no necesariamente esas tecnologías; eso es solo un primer concepto improvisado).
alex freeman
JRobert
alex freeman