人体温度测量

一　什么是人体的真实温度
　　研究表明，人体不同部位的温度是不同的。代表人体真实温度的是心脏和脑部的血液温度，叫基础温度或核心温度（core temperature），记作tc。这个温度无法临床测量。
　　zui接近基础温度的是人体内的肺动脉、膀胱内、食道内和鼓膜处的温度，可近似认为与基础温度相等，这叫局域温度。除了鼓膜外，在日常测量中也是很难测量的。
　　在日常体温测量中，是测量人体口腔（即舌下）、直肠（肛门内）或腋下的温度，分别记作to、tr和ta。这些部位的温度容易测量，也相当稳定。但这些局部的温度都互不相同，而且与基础温度有较大的差别，不代表人体的真实温度。不同的人这些温度与基础温度的差别也是不同的。文献报道，口腔温度to平均比肺动脉温度低0.4℃，腋下温度ta平均比肺动脉温度低0.7℃。传统上人们习惯把口腔温度to作为体温的代表，或称为体温的参照温度，以to=37.0℃作为发烧与否的参照标准。
　　当然也可以测量皮肤表面的温度（如额头温度）来作为体温参照温度，记作ts。但这样做太粗糙了。因为ts是不稳定、不确定的一个值，我们将在下面介绍皮肤表面红外温度计时再加以详细解释。
　　不论我们测量哪一个部位的温度（to、ta、tr或ts），他们与核心温度tc都有差别，这个温度差别是由人体生理因素形成的,叫做生理差别。

二 对测量体温仪表的要求
1．准确 即仪表本身准确，同时真实反映体温；
2．方便 即容易操作，并便于大量检查；
3．快速
4．价廉

三 红外测温法
1．接触式测温
　　传统的体温测量是用医用玻璃液体温度计（俗称体温表）、医用电子接触式温度计（常用热敏电阻作为它的感温元件）等插入人体内部（舌下、直肠）或置于腋下，通过接触使温度计的温度等于被测处的温度。
　　接触式医用温度计的优点是它本身很准确，很稳定，仪表的误差不超过0.1℃。它们容易使用，便宜，可作医疗使用，也可作家用。其缺点是测量的速度慢（约2分钟以上）。玻璃液体温度计还易碎，在医院使用时容易因消毒不*而引起交叉感染。在SARS预防的检测中，在需测量的人很多，时间又要短时，它们就不大适用了。因此不接触式的红外温度测量法就被广泛用于SARS预防的检测工作中。

2．红外测温法的原理
　　任何有一定温度的物体，都会以电磁波的形式向外界辐射出能量。所辐射能量的大小，直接与该物体的温度有关，具体地说是与该物体热力学温度的4次方成正比，用公式可表达为：

（1）

式中：E ——辐射出射度，W/m3；
σ——斯蒂芬—波尔兹曼常数，5.67×10-8 W/（m2·K4）；

ε——物体的辐射率；
T ——物体的温度，K；
T0——物体周围的环境温度，K。
测量出所发射的E，就可得出温度。
　　利用这个原理制成的温度测量仪表叫红外温度仪表。这种测量不需要与被测对象接触，因此属于非接触式测量。红外温度仪表可用于很宽温度范围的测温，从－50℃直至高于3000℃。在不同的温度范围，对象发出的电磁波能量的波长分布不同，在常温（0℃~100℃）范围，能量主要集中在中红外和远红外波长。用于不同温度范围和用于不同测量对象的仪表，其具体的设计也不同。
红外温度计zui简单的原理图如图1所示。

红外温度计原理框图

图中：主光学系统有两个作用：a）把被测处的红外线集中到检测元件上；b）把进入仪表的红外线发射面限制在固定范围内。检测元件把红外线能量转换为电信号。信号处理单元把检测元件输出的信号，用电子技术和计算机技术进行处理，变成人们需要的各种模拟量和数字量信息。显示单元把处理过的信号变成人们可阅读的数字或画面。瞄准系统用于瞄准（或指示）被测部位。耳温计不需要瞄准系统。
根据式（1）的原理，仪表所测得的红外辐射为：

（2）
式中：A ——光学常数，与仪表的具体设计结构有关；
ε1——被测对象的辐射率；
ε2——红外温度计的辐射率；
T1 ——被测对象的温度，K；
T2 ——红外温度计的温度，K，它由一个内置的温度检测元件测出。
辐射率ε是一个用以表达物体发射电磁波能力的系数，数值由0至1.0。的辐射物体是辐射率1.0的物体，物理上叫做黑体。这是一个理论上的概念，实际上并没有一种物体的辐射率能达到1.0。但可以制造出极为接近于ε=1.0的实际黑体，用于温度计的校准。所有真实的物体，包括人体各部位的表面，其ε值都是某个低于1.0的数值。由于ε值极难测量而又不确定，所以在仪表测出E后，按式（2）计算出的T1就会有误差。在实际工作中，仪表是在ε=1.0的黑体上校准好出厂的，只有测量ε=1的对象，其示值才代表对象的实际温度，如果对象ε不等于1，则仪表读数不代表对象的实际温度，要进行修正。

3．红外测温法的优缺点
（1）优点：
－与被测对象不接触，在测体温时不会造成不必要的感染；
－快速。通常测量时间小于1s，一般不会超过2s。
因此十分适合于在SARS预防检测中应用。
（2）缺点：
－仪表本身准确度不如接触式的医用温度计，通常不会优于0.2℃；
－测量结果受许多因素影响，重要的是被测对象辐射率不确定性，不容易测出被测对象实际温度；测量距离变化和环境温度变化也会带来误差；
－仪表本身比较复杂，使用也比接触式医用温度计复杂，使用者要经一定培训才能正确使用；
－价格较高。

四 几种用于体温测量的红外温度仪表
1．测量皮肤表面温度的红外温度计
　　它们一般是便携式的，俗称手枪式的，通常有一个激光瞄准系统。激光束所指的地方就是测量温度的部位。这种温度计使用十分方便，只需一按开关，一秒钟内就可直接读出温度。
仪表所测的皮肤表面温度，通常是测量额头的温度（因为方便）。皮肤温度的测量结果受以下两个因素的很大影响：
　　a. 皮肤本身的温度取决于皮肤下面血流分布的情况，也取决于皮肤附近的传热情况（如风速大小，风温高低等），因此其温度在不同位置、不同时间、不同条件下是不同的，变化较大。
　　b. 皮肤的辐射率ε的值偏离1.0较大，而且不同的人，同一人不同部位的ε值不同，变化范围较大，约为0.94~0.99之间。
　　因此直接测出的温度并不是皮肤的实际温度。如果要通过测量皮肤的温度而知道口腔温度，则要进行两种修正：
　　*种：把测得的温度修正为皮肤的实际温度。这就要知道皮肤的ε值，而这是做不到的（ε难测且每人不同），只能根据一个统计平均值来修正。这就会产生一个误差。
　　第二种：再把实际的皮肤温度折算到口腔温度to，这就要知道to与皮肤温度的生理差别。但这也不可能做到，因为这个差值随不同人、不同条件而变化，所以也只能是一个统计平均值，实际上连统计平均值也难以获得。
　　一部分于皮肤温度测量的红外温度计在设计时，根据某个统计平均值，在仪表内已自动进行上述两种修正。这时仪表虽然瞄准皮肤来测量，但读数就是口腔温度。但大部分仪表是没有自动加上这两种修正值的，需要使用者自己去修正才能得到相应的口腔温度。目前市场上大部分红外温度计，并非专门为测量人体温度而设计的，主要是为工业测量而设计的，只是它们其中一些的测量范围包含了体温的范围而已。不过这些仪表上都有“ε选择"按钮，可由使用者根据自己对被测对象ε值的了解，自行设定ε值。这样就实现了*种修正。至于第二种修正，一般是没有的，要使用者自己去估计折算。实际上无论自动修正，还是人为去修正，或是不修正，结果的不确定性都是很大的。
　　表1是对10个体温正常人的腋下温度和额头温度测量数据。腋下温度与额头温度之差zui小的是0.7℃，zui大为3.6℃。

图 红外耳温计 图 用耳温计测量耳温

2．红外耳温计
它是一种专门用于测量耳道温度的红外辐射温度计，其原理与前面所述的测量表面温度的红外温度计是一样的。由于，它没有瞄准系统，主光学系统也比较简单。耳温计的外形如图2所示，使用时，将耳温计插入耳道内，即可读数。耳温计都配有一次性使用的探头盖，以维持清洁，防止感染。仪表校准时是连探头盖一起进行的，因此测量时一定要装好探头盖。用耳温计测量耳温的示意图见图3。

在*节中已介绍，鼓膜温度可近似认为是人体的基础温度，而耳道壁和鼓膜形成的腔体，十分接近黑体（即ε=1.0），因此用耳温计测量时，对象辐射率ε不确定的影响很小，测得的温度会接近耳道的实际温度。