کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7053897 1458013 2018 11 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Non-invasive measurement of effective thermal conductivity of human skin with a guard-heated thermistor probe
ترجمه فارسی عنوان
اندازه گیری غیر تهاجمی هدایت حرارتی مؤثر پوست انسان با پروب ترمیستور گرم محافظ
کلمات کلیدی
هدایت حرارتی موثر، پروب ترمیستور گرم نگهدارنده، آزمایش بالینی، شبیه سازی عددی، پوست انسان، ترمیناتور
ترجمه چکیده
این مقاله یک روش غیر تهاجمی برای اندازه گیری هدایت حرارتی مؤثر پوست انسان با پروب ترمیناتور گرم محافظ است. پروب ترمیستور گرم محافظت شده امکان اندازه گیری دقیق دمای سطح مطلوب یک ماده در دمای بالاتر از دمای محیط را امکان پذیر می سازد. در این مطالعه، پروب برای اندازه گیری غیر تهاجمی هدایت حرارتی مؤثر پوست انسان با استفاده از پاسخ سطح دمای سطح پوست به مدت کوتاهی مورد استفاده قرار گرفت. هدایت حرارتی موثر پوست انسان در مکان های مختلف بدن مانند گونه ها، ساعد و پاشنه ها در پنج داوطلب سالم اندازه گیری شد. مقادیر اندازه گیری شده اثرات ساختار پوست چند لایه و فرآیندهای بیولوژیکی مانند پرفیوژن خون و متابولیسم زیر پوست را منعکس می کند. نتایج نشان می دهد که بین هدایت حرارتی موثر و ساختار پوست رابطه ای وجود دارد. شبیه سازی عددی برای ارزیابی اثرات ضخامت اپیدرم و هدایت حرارتی لایه های پوست بر هدایت حرارتی موثر پوست انسان انجام شد. نتایج نشان می دهد که ضخامت اپیدرم تاثیر زیادی بر هدایت حرارتی موثر اندازه گیری شده توسط پروب ترمیستور گرم محافظت شده دارد. این به این دلیل است که هدایت حرارتی مؤثر اندازه گیری شده، عملکرد تابش حرارتی هر دو اپیدرم و درم است، بسته به عمق نفوذ حرارتی در طول اندازه گیری. در محل های بدن با یک اپیدرم ضخیم تر، مانند پاشنه، هدایت حرارتی اپیدرمی بیش از هدایت حرارتی موثر است. در محل های بدن با یک اپیدرم لاغر، مانند گونه و ساعد، هدایت حرارتی پوست بیش از هدایت حرارتی موثر است. تأثیرات شرایط فیزیولوژیکی مانند پرفیوژن خون زیر پوست و متابولیسم، بر هدایت حرارتی مؤثر پوست انسان نیز به صورت عددی بررسی شد. تغییرات در میزان پرفیوژن خون و میزان تولید حرارت متابولیک لایه درم تأثیر کمی بر هدایت حرارتی مؤثر داشت. با این حال، تنها میزان پرفیوژن خون و دمای خون شریانی بر روی سطح پوست تاثیر می گذارد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی شیمی جریان سیال و فرایندهای انتقال
پیش نمایش مقاله
اندازه گیری غیر تهاجمی هدایت حرارتی مؤثر پوست انسان با پروب ترمیستور گرم محافظ
چکیده انگلیسی
This paper describes a non-invasive method for measurement of the effective thermal conductivity of human skin with a guard-heated thermistor probe. The guard-heated thermistor probe makes it possible to accurately measure the absolute surface temperature of a material at temperatures higher than the ambient temperature. In this study, the probe was used for a non-invasive measurement of the effective thermal conductivity of human skin by measuring skin surface temperature response for a short time. The effective thermal conductivity of human skin was measured at different body locations, such as cheeks, forearms, and heels, on five healthy volunteers. The measured values reflect the effects of multi-layered skin structure and biological processes, such as blood perfusion and metabolism beneath the skin. The results reveal a correlation between the effective thermal conductivity and the skin structure. A numerical simulation was performed to assess the effects of the epidermis thickness and the thermal conductivities of skin layers on the effective thermal conductivity of human skin. The results show that the thickness of the epidermis has a large impact on the effective thermal conductivity measured with a guard-heated thermistor probe. This is because the measured effective thermal conductivity is a function of the thermal conductivities of both the epidermis and dermis, depending on the thermal penetration depth during measurement. At locations on the body with a thicker epidermis, such as the heel, the epidermal thermal conductivity dominates over the effective thermal conductivity. At locations on the body with a thinner epidermis, such as the cheek and forearm, the dermal thermal conductivity dominates over the effective thermal conductivity. The influences of physiological conditions, such as blood perfusion beneath the skin and metabolism, on the effective thermal conductivity of human skin, were also analyzed numerically. Variations in the blood perfusion rate and metabolic heat generation rate of the dermis layer were found to have a slight impact on the effective thermal conductivity; however, only the blood perfusion rate and the arterial blood temperature were found to influence the skin surface temperature.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: International Journal of Heat and Mass Transfer - Volume 126, Part B, November 2018, Pages 625-635
نویسندگان
, , , , ,