红外热像仪范文

红外热像仪范文（精选8篇）

红外热像仪 第1篇

近日, FLIR公司推出FLIR Ex系列热像仪, 可检测潜在安全隐患, 避免故障发生。该热像仪搭载有固定式免调焦镜头, 可扫描整个区域。该系列可测量高达+250℃的高温, 能生成JPEG红外图像, 囊括了所有必要的温度数据。内置的可见光数码相机镜头有助于更快速、更方便地观测。可视图像还可作为热图像的基准参考。FLIR MSX (多波段动态成像) 专利技术可实时提供热图像, 确保热图像内的细节清晰, 实现快速目标定位。

红外热像仪 第2篇

红外热像仪最小可辨温差客观评测技术

摘要：最小可辨温差(MRTD)是评价红外热像仪的重要技术指标,传统的测量方法都是基于测量人员的主观判读得到的,结果重复性差.为了解决这一问题,提出基于人工神经网络的客观评测方法,提出两种特征量--杆均值与背景极值对比度和相邻极值差与均值对比度,使用数字CCD摄像机代替人眼,采集大量图像数据输入人工神经网络,使用BP网络的LM算法进行训练.训练好的神经网络具有类似人的视觉系统的判读能力,可以由计算机代替人工对不同频率、不同温差下的4杆靶图像进行判读.通过Matlab模型和软件验证了系统的.可用性,大量测试结果表明:测量结果准确,具有很好的重复性,与相同测量环境条件下由人眼主观测量的MRTD结果相吻合.采用该技术研制的测试设备已成功地应用于某试验单位的检测中,大大提高了测量效率和测量结果的准确性. 作者： 王东伟  张旭升  何川  林家明 Author： WANG Dong-wei  ZHANG Xu-sheng  HE-Chuan  LIN Jia-ming 作者单位： 北京理工大学光电学院,北京,100081 期 刊： 红外与激光工程   ISTICEIPKU Journal： INFRARED AND LASER ENGINEERING 年，卷(期)： , 39(4) 分类号： B96 关键词： MRTD客观评测    红外测量    人工神经网络    红外热像仪    机标分类号： TP3 X 机标关键词： 红外热像仪    温差    客观    测技术    IR thermal imager    MRTD    测量结果    人工神经网络    重复性    人的视觉系统    判读    均值对比度    Matlab模型    CCD摄像机    主观测量    训练    图像    数据输入    软件验证    人眼 基金项目： 预研项目 红外热像仪最小可辨温差客观评测技术[期刊论文]  红外与激光工程 --2010, 39(4)王东伟  张旭升  何川  林家明最小可辨温差(MRTD)是评价红外热像仪的重要技术指标,传统的测量方法都是基于测量人员的主观判读得到的,结果重复性差.为了解决这一问题,提出基于人工神经网络的客观评测方法,提出两种特征量--杆均值与背景极值对比度和...

红外热像仪 第3篇

同时发布的臻享系列-Ti X560和Ti X520, 分辨率和像素可达标准模式下的4倍, 拥有高达640×480的实测红外像素, 铰接式镜头配合超大触摸屏成就卓越图像和灵动触控。实现精确测量, 至臻成像, 尽享灵动。

*180°铰接式镜头:灵活检测特殊方位的目标。

*5.7寸超大触摸屏:大视图实现非凡触控体验, 可视区域扩大150% (相较于3.5英寸) 。

*1.31 m Rad空间分辨率:可检测0.2 mm微小目标。

*对焦系统:激光自动对焦, 传统自动对焦和手动对焦, 实现精准对焦。

*3 s间隔自动拍摄:实时捕捉快速变化的目标。

红外热像仪在医学领域中的应用 第4篇

关键词：红外热像仪,中医学,针灸

0 引言

红外热像技术 (Thermography) 是利用红外辐射原理研究体表温度分布状态的一种现代物理学检测技术。物理学告诉我们:绝对零度以上的物体都是一个红外辐射源, 每时每刻都在向外辐射红外线, 每时每刻也都在吸收红外线。经研究证明这种红外辐射与人体的血液循环、组织代谢、神经的功能状态和组织结构密切相关。

人体是一个生物发热体, 而且各个部位的维度不相等。人体正常的温度分布具有一定的稳定性和对称性, 如果人的身体某处发生了温度上的变化, 就预示着该处存在着病灶。原因是该病灶处身体由于血流和代谢的改变引起了温度在人体内的分布格局, 这种改变可能是温度升高也可能是温度降低。红外热像仪会通过对人体温度的分布情况来显示人体温度分布变化、变化的部位及其程度。医生在观察分析了红外热像和定量测出的温度差值后, 结合解剖学、病理学以及临床的相关经验, 就可以诊断出病人有无病症、病灶, 以及其位置、性质和程度。

随着红外热像技术的发展, 尤其是非制冷焦平面红外阵列的发展, 医用红外热像仪技术已成为继CT、磁共振、B超等现代主流医学影像技术之后又一新的突破, 并开辟了以功能学为主的全新医学影像领域。它的临床应用范围广泛, 不但可以用于早期探查, 而且还可以应用于追踪观察、疾病诊断、疗效评定以及医学研究等。

1 红外热像技术应用于神经系统疾病

红外热像技术是一种无接触和客观成像的测温方法, 它可以将检测目标以图象的形式大范围地显示出来。热图形成主要受五种因素的影响, 即解剖形态、组织结构、血液循环、神经调节、组织代谢。因此, 用红外热图扫描测量头面部的温度, 可有助于了解颈内动脉的血流状况, 如果头面部表浅动脉扩张, 说明通过该部位的血流量增多, 局部热辐射增强, 热图上显示红色高温图像, 相反, 如果头面部表浅动脉收缩, 即通过该部位的血流量相应减少, 局部热辐射降低, 热图上显示蓝色的低温图像。

宫庆娟等运用红外热像仪采集面部皮肤的红外热像进行对比分析发现原发性三叉神经痛患者患侧面部皮肤温度升高。红外热像图不仅可以敏感地反映原发性三叉神经痛患者面部温度变化, 还能形象描绘出三叉神经痛患者具体温度、温度差值和相对应的热图颜色, 这无疑为日后神经系统疾病的诊断提供了新的思路。

罗芸在《远红外热像图对缺血性脑血管病疗效的观察实验》中, 用红外热像仪测量患者头部远红外热像图并计算出辐射热温度值。9个测温区的温度呈现明显的不对称, 表现为缺血侧的温度明显低于对侧, 与临床采用脑血管造影 (DSA) 或磁共振 (MRA) 的诊断基本一致。可见, 采集该热能所形成的远红外热像图, 作为无创便捷的功能影像检查技术, 可好地反映脑供血状态及代谢水平的变化, 为临床床提供缺血性脑血管疾病疗效动态观察的评估指标[12]。缺血性脑血管病患者的头颈部, 由于受病变血管的影响, 头颈部浅表血管的血流量多少出现差异, 导致了局部皮肤温度及红外线辐射量不同。红外热像技术能具体、形象、动态地反映头颈部血循环状况, 可以进一步探讨头颈部血循环变化规律。

神经系统受到损伤之后, 其相对应受支配的区域也会发生改变, 其中以血管系统反应最为敏感。神经系统损伤后无论CT、MRI等影像学检查很少能够发现明显的阳性结果, 而红外热像图则非常敏感, 任何原因的疼痛都会出现图形的不对称或高低变化。因此, 使用红外热像图则可能会发现其病灶部位的异常变化, 为临床治疗及疗效评价提供依据。

2 红外热像技术应用于肿瘤癌症早期诊断

良性肿瘤由成熟细胞组成, 生长缓慢, 与周围皮肤温差较小, 多在1°C以内。但血管瘤例外, 因其血流丰富, 温差较大, 一般在2°C以上。脂肪瘤、良性囊性甲状腺肿皮肤温度也较低。与此相反, 恶性肿瘤, 由不成熟细胞组成, 血管丰富, 代谢旺盛, 生长迅速, 特别是病变位于浅层者如乳腺癌、上颌窦癌、甲状腺癌、Ewing氏肉瘤等病变部位与近周皮肤温差较高, 有时高达2~3°C之多, 此时热像图有显著改变。

瘤恶、良性的区别主要是分化程度的高低, 分化程度高, 耗氧量就大, 肿瘤早期在2mm时, 60万个细胞受损时血管就出现增生, 供给肿瘤组织营养就丰富, 局部就发热, 局部温度与正常组织温差可高达6°C左右, 该阶段诊断, 早于生化反应和影像学的阳性诊断 (免除了为诊断给病人带来不必要的痛苦和危险) 。由于良性肿瘤局部代谢不活跃, 变化不明显, 温度变化与正常组织差异不大, 因此为肿瘤早期诊断和鉴别诊断。为癌肿早期诊断、早治疗减少癌症威胁, 提供了客观根据及有力手段。例如用于乳腺癌防治普查起着重要价值和积极的意义。

乳腺疾病多发生于20~40岁左右的中青年人, 85%为育龄妇女, 这可能与该年龄段的妇女体内雌激素水平较高且不平衡有关。目前乳腺疾病诊断的关键是对乳腺肿块良恶性的早期判断, 以得到有针对性的治疗。红外热图技术方便、无损, 有利于乳腺疾病大规模筛查。袁伟芳通过病理证实的41例乳腺癌及47例乳腺纤维腺瘤与远红外热图的分析表明, 乳腺癌的远红外热图诊断符合率为83%, 乳腺纤维腺瘤的远红外热图诊断符合率为91%。他认为除较少部位的乳腺肿块外, 大多数的乳腺良性或恶性肿块有其一定的热图规律, 热图能客观反映温度及血管热影特征, 对乳腺肿块的鉴别诊断有一定的临床价值。

3 红外热成像技术在骨伤及关节疾病中的应用

红外热成像技术在骨伤及关节疾病的应用方面有着广大的研究空间。不仅用于临床诊断也可以用于基础研究。如对颈肩腰腿同患者的准确诊断及辨证分型的指导, 断肢在植存货的判断, 慢性腰肌劳损的诊断及疗效评价, 孤星关节炎症的分期及疗效评价等多方面。 (功能影像学骨与关节诊断中的应用) 。

罗芸等通过分析颈肩痛患者红外热像图的改变发现急性颈肩痛患者疼痛区域局部温度明显高于周围组织, 可达2℃以上;而慢性颈肩痛患者疼痛区域的热像表现不一, 大部分呈低温改变, 少数呈高温改变。

马绣林等探究了红外热像仪对腰椎间盘突出症的诊断价值。通过对53例腰椎间盘突出症患者身体背面腰以下半身的红外热像图进行采集和对比分析, 发现53例腰椎间盘突出症患者的红外热像图其腰骶部呈向患侧偏斜、增大的长条形红色或深红色, 患侧肢体呈蓝色或浅绿色, 这与CT、MRI的检查结果一致。这不仅反映了红外热像图有很好的诊断价值, 而且由于红外热像图反映的是局部循环、代谢变化导致的局部温度变化, 因而具有功能影像学检查、疗效的评定有独特的价值 (红外热像图对腰椎间盘突出症的诊断价值) 。

肖建斌对23例自诉腰痛并单侧下肢放射性疼痛的病人进行红外热像图测定, 并接受了CT断层扫描。观察并分析患者腰骶部及下肢热形态及双下肢对应部位的温度差异并分析了远红外热像图诊断腰椎间盘突出症的灵敏度和特异性。结果发现了腰椎间盘突出症患者腰骶部热形态改变的四种形式, 而患侧下肢较较相对应的对侧肢体温度, 至少有一个患侧部位出现温度下降占总数的82.61%。由此可以看出红外热像图检查可以反映腰椎间盘突出症引起的体表温度变化, 可以作为诊断腰椎间盘突出症的辅助手段, 但研究发现尚不可以进行病变推荐盘的定位 (红外热像图在腰椎间盘突出症中的辅助诊断价值) 。

除此之外, 红外热像图还能敏感的测出膝关节骨性关节炎的温度及热像图变化, 对习惯的关节炎症疾病有一定的诊断价值, 通过研究还发现膝关节的温度变化与性别、发病部位无关, 而是与肿胀、疼痛、畸形及X线上是否有关节间隙狭窄密切相关 (红外热像对膝关节骨性关节炎价值研究) 。

4 红外热像技术应用于中医诊断

红外热像作为一项新生可视化得诊断技术, 可以对中医上人的体质进行辨识, 把望诊拓展到不可见光范围, 用红外热像可以辅助中医体质辨识, 以提高中医体质辨识的准确性。

李婷婷研究发现红外热像成能够清晰显示人体阴阳分布之象, 帮助临床医生辨别出疾病的病理本质, 有针对性的进行调理, 促进身体阴阳平衡的恢复。人体是一有机整体, 气血阴阳是人体的脏腑能量, 寒热虚实是人体脏腑能量的外在征象, 红外热像技术通过检查机体各个部位体表温度的差异, 把寒热虚实之象视觉化, 量化。从而, 客观显现出人体内在脏腑能量变化之象, 把古人对人体气血阴阳变化的论述, 形象直观的显示出来。而红外热像热图检测属于功能影像学检测, 红外检测从人体功能和形态两个角度将系统检查和动态实时捡蠢散到有机统一, 可以对脏雕、经络、腧穴进行定位定量。红外热像技术能够全面、整体、动态地采集和分析人体信息;健康人体内热量, 各个藏象问能量不同, 并按照一定规律排序。当藏象能量不均衡, 或者气血逆乱, 寒热偏离, 红外热像成能够清晰显示^体气血阴阳寒热分布之象这种象是非内眼可见的物象和体质是物象的集合, 是具象的结果。红外热像延伸了人的视觉.拓宽物象范畴, 有助于体质辨识的准确性。

吴敏等人对700名小学生同时进行红外热像望诊和两名资深中医儿科医师进行中医无色望诊。结果发现应用红外热像仪作为中医儿科望诊, 具有生物热物理学和中医学依据, 可使中医望诊定量化, 诊断更精细化。正常学龄期儿童的面部和舌部红外热像图谱具有明显的规律性, 在男女性别之间无太大差异。已初步建立了正常学龄期儿童红外热像特征谱的数据库。

在杂病中有相当多的疾病只有局部的温度改变, 这种变化可辐射到体表上来。在疾病的初期, 病人、医生很难觉察, 而红外热像仪则能摄取体表辐射的红外热能, 将其变成可视热像图。根据热图的部位、分布状况、温差及动态变化来诊断疾病, 分析正邪的盛衰。红外热像图是四诊的延伸, 其诊断疾病符合中医象学的理论和思维方法.对于人类的生理、病理现象与本质的认识。以及疾病的诊断、治疗、预防、养生等具有重要价值。

张栋使用红外热像方法对针灸作用原理和经络现象与机制进行研究。通过对针灸治疗面瘫的热像图观察面瘫面部的温度分布特征, 并对针灸治疗面瘫的疗效进行观察发现面部一些经脉的循行部位出现瘀阻和不通的表现, 温度对称性越差, 其两侧穴位的温差较大。利用该特征, 我们可以选择对称性较好的穴位就行针灸治疗, 该方法收到了选穴少、疗程短、痊愈高的效果, 痊愈率较通常常规选穴提高15%, 治疗时间可缩短近50%。说明了借助红外热像图进行温度观察可以大大提高中医针灸的诊疗效率和效果。

5 红外热像技术应用未来发展趋势

随着我国经济的快速发展, 未来红外热像仪在医学领域的应用领域和范围将不断深入, 将会逐渐覆盖到各个科室的诊断与治疗当中。相比其他仪器, 红外热像仪有着几方面的优点:第一, 对温度有着很高的灵敏度, 在医学领域中, 很多时候主要考虑的是温度的灵敏度和图像清晰度这两项指标;第二, 空间分辨率较高, 不论是图像的清晰程度还是视场、帧频等参数都高出其他仪器;第三, 利用红外热像图做为医学领域中各个疾病的诊疗手段, 可以不用直接接触皮肤, 具有零创伤的优点。红外热像仪的适用范围非常广泛, 它可用于人体多个部位 (头部、颈部、心血管、脊椎、四肢血管、乳腺、前列腺、胃肠道等) 和多种疾病 (脉管炎等炎症、栓塞、疼痛, 乳腺癌、肺肝癌、胰腺癌、血管瘤等肿瘤, 溃疡, 烧伤、放射线灼伤、疼痛, 胎盘定位, 断肢再植等) 的诊断。红外热像图在中医学的应用必将推动医学的大发展。

参考文献

[1]李洪霞, 曾光宇.用红外热像仪分析人体的温度分布和病灶[J].红外, 2010, 1:44-48.

[2]罗芸, 薛毅珑, 姚文芳.远红外热像图对缺血性脑血管病疗效的观察[C]//中国老年学学会老年医学委员会2008年全国老年健康管理高层论坛论文集.2008, 4:109.

[3]姚文芳, 薛毅珑, 罗芸.元红外热像图对缺血性脑血管病的诊断价值及疗效评价的意义[J].中国激光医学杂志, 2007, 16 (2) .

[4]周肃陵.红外热图技术在临床诊断中的研究进展[J].中国中西医结合影像学杂志, 2009, 6, 7 (3) :221-222.

[5]马绣林, 何世明, 汪燕.红外热像图对腰椎间偶按突出症的诊断价值[J].武汉大学学报, 2005, 11:220.

[6]韩国栋, 叶刚, 施燕丽.远红外热像图在腰椎间盘突出症诊断中的临床应用研究[J].中华物理医学与康复杂志, 2007, 19 (11) :773.

红外热像仪 第5篇

红外热像仪作为最先进的热成像技术在最近几十年里取得了飞速发展。由于红外热成像技术能够进行非接触式的、高分辨率的温度成像,能够生成高质量的图像,可提供测量目标的众多信息,弥补了人类肉眼的不足,因此已经在电力系统、土木工程、汽车、冶金、石化、医疗等诸多行业得到广泛应用,未来的发展前景更不可限量。

近年来,随着科学技术的飞速发展,人机工程学越来越受到人们的重视,各种好看好用的民用产品层出不穷。然而在手持红外热像仪设计领域,人机工程学还处在萌芽阶段。由于手持红外热像仪设计在体制上的延续性以及使用环境和使用人群的特殊性,导致了手持红外热像仪设计在很多地方不同于民品。大部分的手持红外热像仪在设计的过程中一直延续传统的设计方法———只注重产品的可靠性而忽视了产品最终也是为人所用这一因素。因而导致了手持红外热像仪产品在设计上基本忽视了使用者的生理以及心理上的感受,产品在使用时所发挥出来的作用也被大打折扣,这些并不是设计的初衷。

2 基于人机工程学的手持红外热像仪设计

由于手持红外热像仪使用环境的特殊性,导致了产品在设计研发的过程中必须将产品的性能及可靠性放在第一位。在满足产品性能及可靠性的同时兼顾产品的人机工学。事实证明,只用满足人机工程学的产品,才能最大的发挥出产品本身的作用。

手持红外热像仪的使用对象无疑是人,因此在设计的时候需要考虑人机工程学。手持部位的设计主要考虑手握时的舒适性;长时间手握时手是否有疲劳感;不同的使用环境下,如雨雪天气是否容易滑落。同时还需查阅大量资料,了解成年人手部的基本尺寸范围。以保证所设计的产品不超出人的生理尺寸。表1是我国法定成年人的手的基本尺寸。

以某款手持红外热像仪的设计为例。为了提升手握时的舒适感,手握部分都采用了顺应手掌弯曲的弧面设计,因此在手握时产品与手心贴合紧密,舒适度高,为了增加摩擦力,在弧面上还设计了与手指宽度相适宜的凹槽,如图1。按键的设计需要考虑人的生理尺寸,不能超出手指的操作范围,同时要结合产品实际使用状态时的操作情况。如图1中间图的设计,按键在纵向上成直线排列,没有考虑到人的手指长短不一样,因此在操作按键时必然会造成有的手指够不着,有的手指尺寸又过,操作的舒适性大大降低,在特殊情况下甚至可能引起误操作。为了让使用者在操作时更舒适,特地将按键部分进行了改良,让按键跟人的手指更好的贴合。

从以上分析我们可以得出,基于人机工程学的手持红外热像仪设计相比以前的传统的设计方法来讲:产品造型更合理,大大提升了使用者在使用时的舒适性,对于长时间使用该产品的使用者来说效果更明显。因此能够极大的降低使用者的疲劳程度,大大提升了产品的使用效率。这只是人机工程学在手持类红外热像仪中的基本应用,随着研究的深入,不光是在产品造型,产品结构,以及软件界面的设计中都会运用到人机工程学。

3 结语

任何一款产品最终的使用者都是为人使用,因此产品在设计的时候不能光考虑产品结构的可靠性而忽视了人这一因素。产品结构的可靠性是产品最基本的要求,人机工程是产品精神层面的要求。只有符合人机工程学的产品才是具有人性化的产品,才能让使用使用起来感觉身心愉悦,最大限度的发挥出产品本身应有的功效。

摘要：针对目前手持红外热像仪在设计研发的过程中,片面的注重产品的性能以及可靠性,而忽略了产品在使用时使用者的舒适性、产品的易操作性等这一现象。提出了在手持类红外热像仪的设计中引入人机工程学的设计思想,目的在于提升手持类红外热像仪在使用时的舒适性,降低使用者的疲劳度;减少产品的误操作率;最大限度的提升产品的效能。

关键词：人机工程学,手持红外,舒适性,使用者

参考文献

[1]吕杰锋,陈建新,徐进波.人机工程学[M].北京:清华大学出版社,2009,(7).

[2]郭青山,汪元辉.人机工程设计[M].天津:天津大学出版社,1994,(12).

[3]王熙元.人机工程学研究对象[J].东华大学学报(自然科学版),2001,27(5):82-86.

红外热像仪 第6篇

研究表明硬膜外阻滞可以阻滞交感神经而造成阻滞区域血管扩张，血流量增加，导致该区域热含量和体表温度升高，增加散热造成核心体温降低，而核心体温的降低又通过下丘脑的调节发生代偿使非阻滞区域血管收缩，热含量和体表温度降低，减少散热[1]。但由于躯干皮肤血管受交感和迷走神经双重支配，硬膜外阻滞下躯干阻滞区皮肤温度是否升高还存在一定的争议[2]。基于这些理论，我们探索性地把红外热像技术应用在监测硬膜外麻醉热像图的变化。

远红外热像仪可以接收人体发出的红外辐射，精确测定体表温度，并将各点温度以二维温度场，即热像图的形式表现出来，其温度分辨率可以达到0.05℃，图像空间分辨率超过1.5 mred，能敏感反映人体体表温度的改变及其分布特点，可以进行数字化图像记录，利用软件进行分析比较[3]。

本研究的目的就是探索性地应用红外热像技术监测硬膜外阻滞前、后热图的变化，旨在进一步发现热图变化规律。

2 资料与方法

2.1 一般资料

选择拟行下腹部小手术ASA I～II级患者40例，年龄18～55岁，身高150～175 cm，全身无发热，肝、肾功能无明显异常，排除血液系统疾病。准备一次性硬膜外麻醉穿刺包，HR-2型医用远红外热像仪及温度、湿度计。

2.2 方法及步骤

(1)患者进入手术室平卧位于手术室台上，常规测血压、脉搏、血氧饱和度，静脉输液，选择手术台上离患者头部15 cm高度的位置监测室内温度和湿度，每5 min记录1次。

(2)患者静卧15 min后，分别暴露上半身、下半身，让非输液侧胳膊抱头，一侧小腿垫高30°，手术床侧位距热像仪摄像头3～3.5 m，摄取并储存麻醉阻滞前胸、腹、盆、股、胫、足侧各部位图像。每例患者分别摄取8～10幅局部红外热像图(人体分部参照Heinz Feneis著《人体解剖学图解词典》的人体部位)，本研究对以上测定部位依据胸腹部、腹股沟区、股胫部和足区的标志区所在的神经节段(T2～T4)、(T5～T8)、(T9～L12)、(T12～L1)、(L1～L2)、(L2～L3)、(L3～L4)、(L4～L5、S1)分区，分别记录以上区域温度最大值、最小值和平均值，分析其温度变化规律和特征。

(3)选择(T12～L1)椎间隙，1%盐酸利多卡因局部浸润阻滞，行硬膜外穿刺，成功后均向头侧置管3.5 cm。

(4)硬膜外导管注入3%盐酸氯普鲁卡因4 mL作为试验量观察5 min，确定无腰麻征象及其他不良反应后再注入3%盐酸氯普鲁卡因10 mL作为首次剂量(注药速度0.5 mL/s)。

(5)给予首次剂量后5、15、25 min时刻分别采集红外热像图。

(6)统计学分析。计量资料用“x軃±s”表示，麻醉前后不同时间点比较用配对t检验，P<0.05差异有显著性;热像图用红外热像分析(IRIAS)软件对采集的红外热图进行色码温区(即伪色彩表达的温度区间)的定位和定量，所有数据采用SPSS11.5统计软件包进行统计学分析。

3 结果

3.1 远红外热像仪采集阻滞前热像图

阻滞前色码温区的定位显示胸、腹、盆、股、胫、足温度分布符合正常人体分布规律，在神经平面(T2～T4)、(T5～T8)、(T9～L12)、(L1～L2)、(L2～L3)、(L3～L4)显示较高温度区域，神经平面(T12～L1)、(L4～L5、S1)显示较低温度区域。如图1、2所示，色码带见图右侧。

3.2 远红外热像仪采集硬膜外阻滞后5、15、25 min热像图

阻滞后5 min色码温区的定位显示神经平面(T2～T4)、(T9～L12)、(T12～L1)、(L1～L2)、(L3～L4)、(L4～L5、S1)区域色码温区发生变化，温度色码较麻醉前上移，如图3(a)、图4(a)、图5(a)、图6(a)所示。红外热图色码平均温度较阻滞前有显著性差异(P<0.01)，见表1。在神经平面(T12～L1)、(L4～L5、S1)区域，温度色码在阻滞后5 min发生明显变化，可以直观看到大腿上部、足部的色码变化如图3(a)、图5(a)所示。色码平均温度较阻滞前上升幅度最大，平均值分别为26、9℃，神经平面(T5～T8)区域色码平均温度较阻滞前无显著性差异(P>0.05)，见表1。阻滞后15、25 min各神经平面区域温度色码均较麻醉前上移，如图3(b)～(c)、图4(b)～(c)、图5(b)～(c)、图6(b)～(c)所示。在15、25 min时间点神经平面(T2～T4)、(L1～L2)较5 min时温度色码无明显变化，如图3、5所示;红外热图色码平均温度比较均无显著性差异(P>0.05)，结果见表1。在阻滞后25 min时神经平面(L2～L3)、(L3～L4)、(L4～L5、S1)较15 min时温度色码无明显变化，如图5(b)～(c)、图6(b)～(c)所示。红外热图色码平均温度比较无显著性差异(P>0.05)，见表1。

4 讨论

硬膜外阻滞后阻滞区皮肤温度的变化已有研究报道[1]。但是由于躯干皮肤血管受交感和迷走神经双重支配，硬膜外阻滞下躯干阻滞区皮肤温度升高与否还存在一定的争议[2]。而医用红外成像技术的临床应用已较为广泛，通过接收人体发出的红外辐射，精确测定体表温度，以热像图的形式表现出来[3]。本研究旨在探讨硬膜外阻滞前后热像图及红外热图色码平均温度的变化。结果表明，硬膜外阻滞前采集的红外热图温度分布在神经平面(T12～L1)、(L4～L5、S1)显示低温区，色码温度分别为(4.38±1.32)℃、(5.69±1.87)℃，在神经平面(T2～T4)、(T9～L12)显示高温区，色码温度分别为(27.12±4.21)℃、(27.24±4.03)℃，符合正常人体红外热图温度分布规律，但也存在一定的差异，这可能与我们所选病例为腹股沟斜疝、精索静脉曲张、卵巢囊肿等下腹部疾病有关。人体红外辐射与机体的能量代谢、体热平衡、体温调节及组织结构有着密切的内在联系，有其特定的生理机制和结构基础[4]。研究显示健康人的面部、躯干和四肢的温度分布有一定特点，温区的形成与局部的形态结构及血流量有关，符合红外辐射定律[5]。正常人体红外热像图有某些生理性的“高温区”和“低温区”，生理温区的改变意味着异常信息的表达[6]。我们在阻滞前采集的红外热图温度分布与这些研究结果一致。

注：*P<0.01与麻醉前温度比较有显著性差异

硬膜外单次给药后采集的红外图像结果发现，在麻醉后5 min就出现红外热图的色码变化，红外温度上平面出现在(T2～T4)神经平面，该区域色码温度较麻醉前明显上升，随时间延长，阻滞程度加深，麻醉后15、25 min仍然维持在该平面。我们研究发现麻醉后5 min在神经平面(T12～L1)、(L4～L5、S1)出现红外热图色码的明显变化，尤其是足部的色码变化非常显著，在15～25 min后红外热图的色码上升更为直观，整个过程足部颜色表现由蓝色黄色红色的明显变化。原因可能是足部不同于躯干部(躯干部体表温度受诸如心、肝、脾及其他脏器影响大且较为复杂[7])，其体表温度单纯受皮肤血流的影响，麻醉后色码的变化较为单一。有人对腰段硬膜外麻醉期间发现，由于阻滞支配下肢的交感神经血管扩张，足部温度上升，而手部温度代偿性下降[8];与Tran等[9]研究结果一致，戴双华等[2]研究发现硬膜阻滞后L5(大拇指)皮肤温度升高最明显，达到(8.18±0.84)℃。本研究应用红外热像技术发现硬膜外阻滞后出现足部红外热图色码的显著变化为上述结果提供了更为直观的科学依据。

参考文献

[1]康孝荣,王保国,王恩真.硬膜外麻醉下体表温度变化及与核心温度变化的关系[J].北京医学,2002,24(1):6-8.

[2]戴双华,张传汉,吴震,等.硬膜外麻醉下躯干温度升高与痛觉缺失平面变化[J].华中医学杂志,2006,30(2):1-8.

[3]吴士明,张传富,曾品菊,等.医用红外热像技术临床运用研究[J].激光杂志,2003,24(1):33.

[4]吕少文,李红,赵丽君,等.人体红外热像分析技术的应用原理和意义[J].中国体视学与图像分析,2002,7(3):150-152.

[5]陈文杰.微循环的理论和应用[M].北京:人民卫生出版社,2002:34-36.

[6]李红,吕少文,王英慧,等.成年男女额面部红外辐射的定位定量研究[J].武警医学院学报,2004,13(5):357-359.

[7]张栋,王淑友,王援朝,等.体表不同温度区下深部温度的测定[J].北京生物医学工程,2001,20(4):288-291.

[8]Hopf H B,Weissbach B,Peters J.High thoracic segmental epi-duralanesthesia diminishes sympathetic outflow to thelegs,despite re-striction of sensory blockade to the upper thorax[J].Anesthesiology,1990,73:882.

红外热像仪 第7篇

目前国内对于鞋类穿着舒适性的研究仍以主观感受为主, 舒适性技术指标缺乏客观试验数据作为支持, 使得鞋类穿着舒适性研究存在不能量化、精确化的弊端, 严重限制了产品舒适性的提升;究其原因是鞋类穿着舒适性相关测评仪器设备研发落后所致, 即现有设备测试数据误差较大, 无法较好的反映鞋的穿着舒适性。

以往的研究表明, 鞋腔温湿度是衡量运动鞋穿着舒适性的重要物理指标之一, 因此研究成鞋穿着舒适性的关键问题之一在于揭示鞋腔微环境及其与外界空间的动态热平衡, 而温度是影响这种动态热平衡的关键参数。在穿着舒适性的影响因素中, 基于温度的穿着舒适性研究最为重要;研究鞋腔微环境的动态温度变化过程及其内在规律, 是研究成鞋舒适性的重要基础工作, 对制鞋过程中的楦型设计, 鞋材选用及生产工艺制定, 有着重要指导作用。

本研究使用红外热成像检测技术, 相比于传统温度传感器测试方法, 红外热像仪的使用降低了接触式试验方法造成的数据误差, 能够提供更全面、更准确的实时温度变化, 对于鞋类产品的研发及测评具有重要意义。

1 鞋类温度测试相关研究

随着科技的发展, 一些新技术不断被应用于鞋类的研发与制造之中, 以此来实现鞋类穿着舒适度的提升。就鞋类舒适性影响因素温度的测试, 通用的测试方法是使用温度传感器对不同人员穿着鞋类产品后鞋腔内的温度进行感应, 获得所需温度变化指标。

在以往的研究成果中能够发现, 使用温度传感器装置对鞋腔内温度进行测试的技术被广泛使用, 如陕西科技大学的研究人员代家群、杜少勋[1], 开展的运动鞋鞋腔温湿度变化研究, 使用温湿度传感器对穿着不同结构运动鞋后的鞋腔温湿度进行了测试, 以此评价不同鞋类的散热舒适性能, 研究结论对于鞋腔内环境舒适性评价具有重要意义。

在国外, 关于鞋腔温度变化对鞋类舒适性影响的研究最成功的案例莫过于德国Adidas公司应用红外热象仪对鞋类散热性能的研发。其通过对赤足运动人员的运动和静止状态足表面温度进行测试, 获取人体足部关键热点, 并且在产品散热结构的设计方面, 充分考虑热点的分布, 设计出的鞋类产品能够有效散发足部热量, 与传统鞋类产品相比, 在穿着状态下达到同样的鞋腔温度将需要更长的时间, 从而有效提升穿着的舒适性[2]。

本研究正是基于以上研究的技术方法以及研究成果, 认为传统的温度传感器对鞋腔温度变化的测试由于需要停止运动过程, 不可避免的加大了测量误差, 存在测试精度问题;并且在测温点覆盖面方面存在不足, 通常只能显示平均温度, 而对不同部位的温度分布不能测量和解析, 存在缺陷。故开展此项研究, 期望对鞋类的散热舒适性研究, 提供一些可借鉴、参考的方法。

2 试验方法

2.1 试验设备

本研究为了不影响运动者穿鞋运动状态下获取温度信息, 以及便于横向比较, 主要使用的设备包括Thermo X红外热像仪、可调节运动速度和运动时间的运动跑台、以及Thermo X热像分析系统。试验用鞋选取帮面镂空的凉鞋和满帮休闲鞋, 以便于评测鞋类结构对散热性能的影响。

2.2 试验人员

本研究选取的试验人员主要为在校男性大一学生, 年龄在19~22周岁之间, 要求无严重脚汗, 无下肢足病史, 以免这些因素造成对本研究试验数据的不利影响。

2.3 试验过程

(1) 考虑到跑台行走与地面行走的步态差异, 为了能够让每名试验人员都适应跑台行走的节奏特点, 在试验开始前, 要求每名试验人员预先进行5min的跑台行走训练, 以降低误差和不安全性因素。

(2) 在跑台适应行走结束后, 休息10min。先进行赤足运动后的足背和足侧表面温度测量。试验人员分别在跑台上赤足按3m/s的速度行走3min。行走结束后, 试验人员在跑台上两脚开立, 研究人员使用红外热像仪分别对足背和足侧面进行实时温度的捕捉, 以确定足部表面的温度热点分布。

(3) 在赤足表面温度测试结束后, 试验人员休息30min, 然后分别穿着两种帮面结构的鞋, 在跑台上以3m/s的速度行走3min后, 由研究人员使用红外热像仪获取鞋帮面的温度热点分布状况, 以确定帮面结构变化对鞋类散热性能的影响, 见图3。

(4) 穿鞋测试结束后, 即刻对测试人员赤足足背和足侧面温度进行测试, 获取穿鞋运动后的足部表面温度热点最高值以及温度热点的分布特征, 见图4。

3 试验结果分析

3.1 赤足运动后足表面热点分布

对赤足运动后足表面温度的实时监测, 能够帮助研究人员掌握足部皮肤的散热规律, 从而在鞋类散热性设计时, 有针对性的对鞋类产品的结构进行改良。如图5、图6所示。

赤足运动3min后足背和足侧表面温度热点分布表明:足背的最高温度大于足侧面, 平均温度两者无差异, 最低温度足背小于足侧面。赤足状态下, 足部表面的最高温度集中在足部脚弯和足背部位。

℃

3.2 穿鞋运动后鞋帮表面热点分布

理论上认为, 人体赤足状态下足部表面散热性能强于穿鞋时的鞋帮表面散热性能。当人在穿鞋状态时, 鞋帮将不可避免的阻隔一部分热量向外扩散, 从而影响鞋类的穿着温度舒适性, 结合赤足状态下足部表面的散热性能测试结果, 比较不同帮面结构下的鞋帮表面散热性, 有助于测评帮面结构对鞋类产品散热性能的影响, 从而有效评价专门针对夏季开发的凉鞋散热性能。

(1) 镂空凉鞋

材料的透气散热性能主要取决于材料孔隙的直径大小, 通过对帮面材料的镂空设计, 能够增强鞋类的散热性能。对穿着镂空凉鞋的帮面温度测试过程中, 能够清楚的观察到在帮面镂空处存在更多的热量散发点, 足部由于运动产生的更多热量能够经由镂空孔向外界扩散, 从而有效降低或延缓鞋腔内温度骤然升高的现象, 提升穿着的舒适度。如图7所示。

(2) 满帮休闲鞋

相比镂空凉鞋, 满帮鞋在帮面散热性能的测试中, 同样也需要考虑材料的孔隙直径大小对穿着散热量的影响。理论认为, 满帮休闲鞋的散热性能肯定弱于镂空凉鞋, 通过测试后发现:满帮休闲鞋的鞋面温度分布较低, 定量运动后足部散发的热量更多的存储于鞋腔之内。

℃

穿着两种帮面结构的鞋类产品定量运动后, 鞋帮面散热性能存在差异表明:鞋类的帮面结构设计对鞋腔内环境温度的散发具有显著影响, 镂空式凉鞋帮面的散热性能明显高于满帮休闲鞋, 且在镂空孔隙部位温度高于其他部位。

穿着镂空凉鞋运动3min后 (静止状态下) , 鞋帮表面最高温度大于穿着满帮休闲鞋。如图8所示。

3.3 穿鞋运动后足部表面热点分布

鞋的温度舒适性主要取决于足部在鞋腔内所感知到的温度, 为了验证鞋帮面温度升高有利于鞋内降温的论断, 通过对穿鞋运动后测试人员足表面热点分布的测试, 能够观测到鞋类产品对于足部温度变化的影响, 进而评判鞋类产品散热性能。

本研究在测试完穿鞋状态鞋帮表面温度后, 即刻对试验人员足表面进行热点测试, 分别与单独赤足和穿鞋鞋帮表面温度进行比对, 从而揭示在鞋腔内足部的热点分布规律。

(1) 镂空凉鞋

℃

通过对人体穿着镂空式凉鞋运动后足部表面热点测试, 能够观察到鞋类产品散热性能优劣对足部表面温度的影响。

经过测试发现:穿着镂空式凉鞋定量运动后, 足部表面温度升高不显著, 与赤足状态基本一致, 结合镂空凉鞋帮面热点测试结果认为, 保持足部表面温度升高缓慢的主要原因为鞋帮面结构耗散掉了更多的足部热量, 从而使得穿着者有较好的温度舒适感觉。如图9所示。

(2) 满帮休闲鞋

满帮鞋休闲鞋足部表面热点测试表明:穿着满帮休闲鞋定量运动后, 足部表面温度增加幅度明显, 最高温度可达到32.2℃, 位置在足部内侧。结合满帮休闲鞋帮面热点测试结果, 足部热量的快速增加主要原因是帮面结构特征限制了足部热量的散发。

相比于镂空凉鞋帮面, 满帮鞋帮面天然皮革材料的孔隙直径更小, 更不利于气体的流通和热量的散发, 其穿着温度舒适性较差。如图10所示。

4 结论

(1) 赤足状态下, 定量运动后, 足部表面热量散发最为明显, 主要部位为足背部分。

(2) 穿着不同帮面结构的鞋类产品对足部表面的热量散发有显著影响, 镂空凉鞋较满帮休闲鞋散热性能更好, 热量的散发与帮面材料的孔隙直径大小成正比。

(3) 穿着不同帮面结构鞋类产品时, 足部表面的热点分布规律不同。帮面材料孔隙直径大的材料, 有利于保持足部表面温度的恒定, 帮面材料孔隙直径小的材料, 对于足部表面温度的散发有抑制作用, 易引发足部表面温度骤然增高, 导致穿着舒适性下降。

鞋类温度舒适性直接受到鞋类散热性能的影响, 散热性能好的鞋类产品更有利于穿着舒适性的提升, 本研究使用目前在行业较为先进的红外热像技术对试验人员进行的赤足和穿鞋状态足部表面、鞋帮表面热点测试, 对于了解足部散热规律以及评测鞋类舒适性研发效果, 具有重要意义。但同时也存在诸多问题, 如在测试样本数量的选取上, 应该进一步扩大研究范围, 在试验样鞋的选取方面, 应该更多考虑不同帮面材料的组合等, 以上不足之处也为本研究的今后发展指明了方向。对于鞋类行业的发展可以预见, 鞋类的舒适性将持续成为关注的焦点, 而应用行业先进设备对鞋类舒适性的研发额测评将起到至关重要的作用。

摘要：以红外热像仪测试技术为研究手段, 对青年男士赤足和穿着不同帮面结构的鞋类产品定量运动后的足面、鞋面温度进行测试, 分别获取两种状态下足背、足侧表面和鞋表面温度, 分析寻找温度分布的热点, 为鞋舒适性能的相关研究提供新的方向和方法。

关键词：鞋类舒适性,温度,红外热像仪,热点

参考文献

[1]代家群, 杜少勋.运动鞋鞋腔温湿度变化研究[J].皮革科学与工程, 2007 (4) :39

红外热像仪 第8篇

美开发出能迷惑红外热像仪的主动伪装材料

今日视点

在伸手不见五指的房间里看到人或动物, 在千米之外发现隐藏在密林中的敌人这本是红外热像仪引以为豪的独门绝技, 而如今也有了破解之法。

据物理学家组织网报道, 美国哈佛大学工程与应用科学学院 (SEAS) 日前开发出一种能够在红外热成像仪前掩饰自己实际温度的主动伪装材料。这种材料的独特性有望在一系列军事和民用场景中获得应用, 它标志着主动伪装材料已经迈出重要一步。今后, 就算是通过红外热像仪所观察到的温度也未必就是真的。相关研究发表在美国物理学会开放获取期刊《物理评论X》上。

矛与盾

近年来, 红外线热成像技术获得了长足的发展, 尤其是在军事领域的应用更是达到了让对手无处可藏的地步:不少步枪配备的热成像仪的可见距离已经超过了1000米, 有些坦克和装甲车的热瞄准具的可见距离甚至超过了3000米。在小型化上, 不久前美国科学家还开发出了一种只有指甲盖大小的红外线图像传感器, 由于体积小、重量轻, 它甚至能够集成到隐形眼镜或手机当中。这让不少人惊呼如今连热量这点隐私都保不住了。

由哈佛大学开发出的这种神奇的伪装材料有望改变这一切。在实验中, 研究人员首先在一块金属板上刷上了这种涂层, 然后通过红外摄像机观察其被加热后的反应。当样品被加热后最初的反应和普通材料相比并无太大差异:60摄氏度时, 涂层在红外相机下呈现蓝绿色;70摄氏度时呈现红色和黄色;当温度达到74摄氏度时, 它呈现出深红色。但之后让人惊讶的事情发生了, 随着温度的继续上升, 热辐射值却开始暴跌。当温度上升到80摄氏度时, 涂层在红外相机中呈现蓝色, 与其在被加热到60摄氏度时出现的颜色类似。而在实际温度为85摄氏度时, 它看起来竟然更冷。此外, 研究人员发现, 这种神奇的效果还是可逆的, 能重复的, 在尝试许多次后仍然有效。

纯与杂

该技术的关键在于一种非常薄的钒氧化物薄膜, 这种材料的特殊性在于当到达特定温度时, 它的电子会发生戏剧性变化, 材料的导电性能也会随之改变。在室温下, 纯钒氧化物是绝缘的, 而温度稍稍升高后, 它会与金属一样具有导电性。在这个转化过程当中, 其光学特征也会发生变化, 随着温度的变化, 发出不同颜色的光。红外伪装只是其众多技能中的一种。

钒氧化物能从绝缘体转化为金属这一现象, 早在1959年就已经得到了科学家的确认。然而, 这种材料很难处理, 在加热后其中的晶体会发生膨胀, 过度的应力往往会使材料出现大量的裂纹, 并最终导致样品粉碎。新研究中, 科学家们借助一项新技术, 制成了极为纯净的氧化钒薄膜, 稳定性极好, 从而让上述实验成为可能。研究人员还发现, 只要在纯净的样品中掺入杂质就能人为控制其光学特征, 根据参入物质数量和成分的不同, 其光学表现也各有不同。这就为这种材料的应用提供了极大的想象空间。例如, 在纯净的氧化钒中掺入钨, 这种涂层的转化温度就可以降低到室温范围以内, 随着温度的上升, 热辐射的伪装效果也会更加明显。

虚与实

如果在汽车上涂上这种氧化钒伪装, 就能使其像变色龙一样根据环境改变自己的红外形象, 从红外摄像机中看起来就如同隐身了一样。其伪装效果远远超过了目前所使用的红外伪装材料。

此外, 该技术还可以用于战场上的机密通讯, 用特定的温度产生的红外反应传递信息, 该材料可被设计为运行在特定的红外波长, 让许多单独的士兵同时使用。哈佛大学应用物理学与文顿海斯电气工程高级研究小组首席联合研究员费德里科卡帕索和罗伯特华莱士教授预测, 只需经过小小的调整就可以将其变成一种热伪装材料或者作为一种加密航标, 让士兵在战场上确定相互的位置和进行保密通讯。

由于热辐射携带热量, 类似的效果可以用于建筑或卫星的快速加热或散热上。哈佛的研究小组另一项重要贡献是, 发现了氧化钒纳米结构随着温度的升高呈现一种独特的可调节性, 能用于抑制热辐射。