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韦斯卡对阵维戈塞尔塔: 家畜核心體溫測量的方法和裝置.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201310509276.8

申請日:

20131025

公開號:

CN104545823A

公開日:

20150429

當前法律狀態:

有效性:

失效

法律詳情:
IPC分類號: A61B5/01,A01K29/00 主分類號: A61B5/01,A01K29/00
申請人: 江蘇省農業科學院
發明人: 胡肄農,李保全,黃小國,王豐,張波,王晨輝,白紅武
地址: 210014 江蘇省南京市玄武區鐘靈街50號
優先權: CN201310509276A
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310509276.8

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明涉及動物養殖和動物醫學領域,提供一種測量家畜核心體溫的方法和裝置。測量方法是根據被測量家畜的生理結構,將溫度傳感器與接近核心體溫的身體表面耦合,利用熱通量的傳導公式,由熱阻可計算的人工材料的溫度梯度,推導機體組織被測部位的熱阻,由測量的體表溫度反演推導內核體溫。在長期使用前,由直腸溫度的實測值進行校正。本發明的裝置包括已知熱導率和厚度的傳熱層,外部的絕熱層,及3個經測試溫度測量參數非常接近的溫度傳感器,分別測量皮膚耦合部位、傳熱層外及隔熱層外的表面溫度。用本發明的方法和裝置可以實現對家畜進行長期、連續、動態的核心體溫測量。

權利要求書

1.測量家畜核心體溫的方法和裝置,根據被測量家畜的生理結構,將溫度傳感器與接近核心體溫的身體表面耦合,并利用熱通量的傳導公式,對所測量的體表溫度進行分析和推導,從而間接測量家畜的核心體溫。2.根據權利要求1所述的家畜,是指由人類飼養馴化,且可以人為控制其繁殖的動物,如豬、牛、羊、馬、駱駝、家兔、貓、狗等,一般用于食用、勞役、毛皮、寵物、實驗等功能。3.根據權利要求1所述的方法,基于熱通量的傳導公式,對體表溫度測量值進行推導,得到核心體溫的推導值。4.根據權利要求1所述的裝置,有具備已知熱導率和厚度的傳熱層,外部的絕熱層,和3個經測試溫度測量參數非常接近的溫度傳感器,分別測量皮膚耦合部位、傳熱層外及隔熱層外的表面溫度。5.根據權利要求1所述的裝置,使用已知的溫度傳感器檢測家畜體表溫度,使用電子裝置連接傳感器讀取溫度測量值、反演動物核心體溫,可選的,用于顯示測量結果、將測量結果進行無線傳輸。

說明書

技術領域

本發明涉及動物養殖和動物醫學領域。具體而言,本發明涉及家畜核心體溫(core?body?temperature)的連續測量。本發明更一般地應用于測量與健康監測、醫學診斷和醫學應用相關的生理參數。

背景技術

動物機體的新陳代謝和生命活動都與機體溫度密切相關?;謊災?,體溫影響著動物的生命。動物的正常體溫受到季節、晝夜、環境溫度及行為等多種因素的影響,而在一定范圍內發生波動。

機體溫度可分為核心和外殼兩個層次,分別指功能意義上的深部組織和淺表組織?;逕畈孔櫓奈露瘸莆誦奶邐?。核心體溫相對穩定,各部位之間差異小。但因為各組織器官的代謝水平不同,其溫度亦略有不同:肝臟和腦組織溫度最高,腎、胰、十二指腸等溫度略低,直腸溫度則更低些。由于血液循環的結果,機體深部各個器官的溫度趨于相同,故體核血液的溫度可以代表內臟器官溫度的平均值。

動物機體生命活動產生的熱能,傳到體表的方式包括輻射、傳導、對流及水分蒸發散射等,其中的大部分熱量(約85%)是通過皮膚散發的,體內熱量通過熱傳導和血液循環兩條途徑到達皮膚表而?;宓牡既刃雜苫遄櫓泄趨?、肌肉、脂肪和皮膚的組成來決定,脂肪的導熱性只有肌肉和骨骼的1/2,熱傳導效率不高,所以皮下脂肪豐富的動物,近似于在皮下形成一個隔熱層,使體內的熱量不易傳導到皮膚。通過血液循環將機體深部的熱量帶到皮膚,受機體體溫調節機制的調控,在寒冷環境中,交感神經緊張性增加,皮膚血管收縮,皮膚血流管劇減,此時機體表層如同一個隔熱器,起到防止體熱散失的作用。由于環境溫度的變化,核心體溫范圍和體溫度度范圍會發生相對改變。在寒冷環境中,核心體溫范圍縮小,主要集中在頭部與胸腹內臟,體表溫度范圍則隨之擴大;而在炎熱環境中,核心體溫范圍則擴展至四肢。

臨床上大多采用直腸溫度來替代核心體溫,這種方法簡單易行,但容易引起被測動物的應激反應,不利于動物健康和福利,且在測定大型動物時,會給測量人員帶來不便和危險。當動物所處環境溫度急劇變化時,各器官的熱響應也不相同:當體溫快速升高時,直腸溫度表現出較大的滯后。在動物實驗中,對致熱原引起發熱的響應,口腔、肝和胃的溫度比直腸的反應快,如果測量直腸溫度,就有使肝短期過熱的危險。由此可見,監視平衡態體溫時測量直腸溫度最為合適。

因為體溫調節中樞在下丘腦,人們推測下丘腦應是體溫變化最敏感區,但無法直接測量,理想的替代部位是鼓膜,在臨床和動物研究中,經常測量鼓膜溫度。但是,鼓膜溫度的測量,受到家畜耳道的長度、彎曲度和開口程度等限制,耳垢也會給測溫精度帶來誤差。

現有技術中有很多方法可以測量動物的體表溫度。動物體表溫度,受到外界環境和核心體溫的雙重影響:外界環境因素至少包括溫度、濕度、空氣對流、陽光等因素,在環境溫度較低的時候,根據測量部位的不同,測量的體表溫度與核心體溫的差別可能達20℃以上,這是不可接受的。

綜上所述,動物核心體溫的測量方法,往往需要在口腔、直腸、耳道等特定生理部位進行,非常不適用于長期的體溫監測;而基于體表溫度的測量雖然較容易解決測量部位等問題,但到目前一直沒有公開文獻,闡明體表溫度與核心體溫的關系模型,難以通過體表溫度的測量來反映真實的核心體溫。

發明內容

本發明提供一種測量家畜核心體溫的方法和裝置,根據被測量家畜的生理結構,將溫度傳感器與接近核心體溫的身體表面耦合,并利用熱通量的傳導公式,對所測量的體表溫度進行分析和推導,從而間接測量家畜的核心體溫。用本發明的方法和裝置可以實現對家畜進行長期、連續、動態的核心體溫測量。

本發明的核心體溫測量方法包含以下內容:

1.在動物皮下脂肪較少并有淺表動脈經過的皮膚上,利用溫度傳感器A測量皮膚表面溫度TS;

2.在皮膚和敏感元件之上,覆蓋已知熱導率和厚度的材料作為傳熱層,利用與溫度傳感器A參數非常接近的溫度傳感器B,測量覆蓋材料的表面溫度TM;

3.在覆蓋材料和敏感元件B之上,覆蓋一絕熱層,利用與溫度傳感器A、溫度傳感器B參數非常接近的溫度傳感器C,測量絕熱層的表面溫度或環境溫度TE;

4.出于溫度校準的需要,可選的將溫度傳感器D置于測量被測動物直腸,在同樣條件下測量動物直腸溫度TC,并視作動物的真實核心體溫;

5.基于熱通量的傳導公式,對體表溫度測量值進行推導,得到核心體溫的推導值TC’;

6.利用實際測量值TC對推導值TC’修正。

本發明的核心體溫測量裝置包含以下內容:

1.根據被測家畜的生理特征及選定的體表溫度測量部位,設計可同定或綁縛在被測家畜身上的傳感器安裝裝置,有具備已知熱導率和厚度的傳熱層,外部的絕熱層;

2.3個經測試溫度測量參數非常接近的溫度傳感器,分別測量皮膚耦合部位、傳熱層外及隔熱層外的表面溫度。

3.1個可選的用于測量家畜直腸溫度的傳感器

4.1個嵌入式系統,用于連接傳感器讀取溫度測量值、反演動物核心體溫,可選的,用于顯示測量結果、將測量結果進行無線傳輸。

附圖說明:

圖1是家畜體溫模型的示意圖

圖2是本發明的技術方案圖

圖3是本發明優選實施方式之一

具體實施方式:

結合附圖,講解本發明的主要特征。

如圖1所示,家畜機體組織中的骨骼、肌肉、脂肪和皮膚,對與內核體溫向體表的熱量傳導,存在一定熱阻,因此呈現由內向外的溫度梯度,根據生物傳熱工程理論,該熱阻是非均勻、各向異性的。本發明的目的就是利用熱通量的傳導公式,由熱阻可計算的人工材料的溫度梯度,推導機體組織被測部位的熱阻,從而由測量的體表溫度反演推導內核體溫。在長期使用前,由直腸溫度的實測值進行校正。

本發明的技術方案如圖2所示。圖中被測量家畜的機體組織10,深部的內核體溫11,經過骨骼、肌肉和皮下脂肪12,傳導到皮膚13的表面。核心體溫測量裝置30中,有具備已知熱導率和厚度的傳熱層32和外部的絕熱層34,以及3個經測試溫度測量參數非常接近的溫度傳感器,分別為皮膚表面溫度傳感器31、傳熱層溫度傳感器33和環境溫度傳感器35。核心體溫測量裝置30中,還具備可驅動測量值顯示和測量值無線傳輸的嵌入式系統36,及供電電源電源37。溫度測量數據經由無線傳輸到計算機系統20中。

可選的溫度傳感器至少有四種類型:熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感器。選型的原則可根據以下因素考慮:根據被測家畜的體型、結構和測量部位;體溫傳感所需的穩定性、精度和分辨率;封裝尺寸、供電電壓、功耗。

本發明優選實施方式之一如圖3所示。測量部位選擇家畜耳廓后部,頸動脈由此經過,富含動脈血的淺表區域,皮下脂肪相對較薄。根據養殖人員的經驗,這里的體表溫度與直腸溫度相差較小。圖中所示的固定方式采用綁縛方式,可以根據被測動物的體型、生理特點和行為方式,設計其它的固定方式。

本發明還可以有其它實施方式,凡采用同等替換或等效變換形成的技術方案,均落在本發明要求?;さ姆段е?。

關 鍵 詞:
家畜 核心 體溫 測量 方法 裝置
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