CN105167756B - 一种数字化体温探头及装置及体温探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字化体温探头及装置及体温探测方法。探头内置有：温度传感器；模数转换单元；数据传输接口单元。装置具有至少一个探头及传输导线及数据连接插头。方法包括步骤：S1，利用体温探头中的温度传感器探测体温数据；S2，利用体温探头中的模数转换单元将模拟体温信号转换成数字体温数据，并传输到外部设备。本发明一种数字化体温探头将温度传感、模数转换、数据压缩集中在数字体温探头内部，输出为高精度数字体温数据，与之相连接的其他设备不再需要设置模拟温度测量电路，而只需要通过通用串口即可直接读取，简化了连接电路；体温数据通过数字方式传输，提高了信号传输抗干扰信能，测量精度和测量准确性也大大提高。

Description

一种数字化体温探头及装置及体温探测方法

技术领域

本发明涉及体温测量领域，尤其涉及一种数字化体温探头及体温探测方法。

背景技术

体温测量是最常用的生命体征检查之一，广泛用于发热和低温的检查。体温测量可以使用单次检查的电子体温计，也可以使用多参数监护仪中的体温模块，后者常见于临床病人的体温连续测量。

现有技术中，体温模块由两个部分构成：模拟信号的体温探头和电桥温度测量模拟电路，以及与之相连接的模数转换电路。典型地，模拟体温探头由温度传感器、传输模拟体温信号的连接导线、信号连接插头这三部分组成。这种模拟信号的体温探头存在下列问题：一致性较差，为了保持一致性，必须从大量温度传感器中挑选误差小的，使得成本加大；来自温度传感器的信号微弱,模拟信号线在1.0米至2.0米范围，容易受到干扰，造成测量误差；测量结果对于监护仪中的电桥温度测量模拟电路依赖性大，使得不同型号的体温探头通用性差，并且相同型号但不同批号的体温探头也存在误差；体温探头电流与抗干扰的矛盾，电流大探头内部温升高则干扰体温测量，电流小则信号小容易受外部工频等干扰；由于其测量误差来源包括传感器的一致性误差、电桥温度测量误差、模数转换误差、易受环境干扰等问题，使得整个体温测量的准确性降低。另外，如果需要多位点体温测量，必须使用多个体温探头，监护仪也必须预留多个体温插口和测量电路。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种抗干扰能力强，测量精度和准确性高的体温探头。

为了解决上述技术问题，本发明的第二个目的是提供一种抗干扰能力强，测量精度和准确性高、支持多点位测量的体温探头装置。

为了解决上述技术问题，本发明的第三个目的是提供一种抗干扰能力强，测量精度和准确性高的体温探测方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种数字化体温探头，所述探头内置有：温度传感器，用于感知体温信号；模数转换单元，用于将模拟体温信号转换成数字体温数据；体温数据存储单元，用于保存体温数据；数据传输接口单元，用于与外部设备连接，实现将数字体温数据传输到外部设备。

优选的，还包括电压值转换与校正单元，所述电压值转换与矫正单元连接于模数转换单元的输出端和数据输出接口单元的输入端之间，所述电压值转换与矫正单元用于对数字体温数据进行压缩编码和校正处理后，储存至体温数据储存单元，并可传输到数据传输接口单元。

优选的，所述数据传输接口单元包括地线接口、串口输出接口、串口输入接口，所述数字化体温探头的供电电源来自串口输入接口或串口输出接口；或者，所述数据传输接口单元包括地线接口、串口输出接口、电源输入接口；或者，所述数据传输接口单元包括地线接口和串口输出接口，所述数字化体温探头的供电电源来自串口输出接口。

一种数字化体温探头装置，其包括至少一个数字化体温探头、传输导线和数据连接插头，所述至少一个数字化体温探头通过传输导线连接到数据连接插头。

优选的，所述数据连接插头为标准音频插头。

一种体温探测方法，其包括步骤：S1，利用体温探头中的温度传感器探测体温数据；S2，利用体温探头中的模数转换单元将模拟体温信号转换成数字体温数据，并传输到外部设备。

优选的，所述步骤S2具体包括子步骤：S21，将模拟体温信号转换成数字体温数据；S22，对数字体温数据进行压缩编码和校正处理后，将体温数据存储和/或传输到外部设备。

优选的，所述压缩编码算法具体包括子步骤：S221，将浮点数字体温数据乘上一个常数使得体温数据变为多位数整数；S222，将步骤S221得到的多位数整数减去一个常数使得多位数整数变成较少位数整数。

优选的，所述步骤S22还包括子步骤：S223，将步骤S222得到的数据调制成音频信号或串行信号；S224，将音频信号或串行信号通过标准音频插头输入到外部设备。

优选的，还包括步骤：S0,利用外部设备输出的音频信号为体温探头提供工作电源。

本发明的第一个有益效果是：

本发明一种数字化体温探头将温度传感、模数转换、数据压缩集中在数字体温探头内部，输出为高精度数字体温数据，与之相连接的其他设备不再需要设置模拟温度测量电路，而只需要通过通用串口即可直接读取，简化了连接电路；体温数据通过数字方式传输，提高了信号传输抗干扰信能，测量精度和测量准确性也大大提高。

另外，本发明采用标准音频插头作为传输接口，可方便的接入外部设备的音频接口实现数据传输。

本发明的第二个有益效果是：

本发明一种数字化体温探头装置将温度传感、模数转换、数据压缩集中在数字体温探头内部，输出为高精度数字体温数据，与之相连接的其他设备不再需要设置模拟温度测量电路，而只需要通过通用串口即可直接读取，简化了连接电路；体温数据通过数字方式传输，提高了信号传输抗干扰信能，测量精度和测量准确性也大大提高；探头装置支持多点位温度测量，使用一个插头可方便传输多位点的温度数据，省去监护仪需要多个输入端口和使用多个温度探头装置的麻烦。

本发明的第三个有益效果是：

本发明一种体温探测方法将温度传感、模数转换、数据压缩集中在数字体温探头内部，输出为高精度数字体温数据，与之相连接的其他设备不再需要设置模拟温度测量电路，而只需要通过通用串口即可直接读取，简化了连接电路；体温数据通过数字方式传输，提高了抗干扰信能，测量精度和测量准确性也大大提高。而且，由于数字电路的超低功耗特性，其自身产生的升温效应远远优于传统的模拟体温探头，并且抗环境干扰能力也大大加强。

另外，本发明通过压缩编码算法实现了体温数据的压缩，节省了传输通道资源，进一步降低功耗，也使得数据传输效率更快速。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明一种数字化体温探头装置一种实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，一种数字化体温探头，所述探头内置有：温度传感器，用于感知体温信号；模数转换单元，用于将模拟体温信号转换成数字体温数据；体温数据存储单元，用于保存体温数据；数据传输接口单元，用于与外部设备连接，实现将数字体温数据传输到外部设备。

优选的，还包括电压值转换与校正单元，所述电压值转换与矫正单元连接于模数转换单元的输出端和数据输出接口单元的输入端之间，所述电压值转换与矫正单元用于对数字体温数据进行压缩编码和校正处理后，储存至体温数据储存单元，并可传输到数据传输接口单元。所述电压值转换与校正单元将体温数据进行压缩处理，将多字节的浮点型体温数据转换为单字节的整数型体温数据，具体压缩编码方法将在体温探测方法中详述。

一种数字化体温探头装置，其包括至少一个数字化体温探头、传输导线和数据连接插头，所述至少一个数字化体温探头通过传输导线连接到数据连接插头。该实施例中，体温探头装置具有多个体温探头，多个体温探头中的数据传输接口单元均通过传输导线连接到同一数据连接插口。多个体温探头可以采集一个以上位点的体温数据，并将来自一个以上位点的数字体温数据传输至外部设备。

优选的，所述数据传输接口单元包括地线接口、串口输出接口、串口输入接口，所述数字化体温探头的供电电源来自串口输入接口或串口输出接口；或者，所述数据传输接口单元包括地线接口、串口输出接口、电源输入接口；或者，所述数据传输接口单元包括地线接口和串口输出接口，所述数字化体温探头的供电电源来自串口输出接口。

对应的，所述数据连接插头可以为两芯插头，其中分别为地线和串口输出，工作电源来自其他设备的串口输入；也可以为三芯插头，其中分别为地线、串口输出、工作电源；或者分别为地线、串口输出、串口输入，其中串口输入同时作为工作电源。

优选的，所述数据连接插头为标准音频插头（比如3.5mm音频插头）。体温数据输出通过电压值转换与校正单元被调制形成音频信号后经通用微音器输入接口传输至外部设备。对应的，数据传输接口单元也可以为四芯插头,其中分别为底线、左声道、右声道、音频输入，其中左右声道口提供工作电源。

另外，一种数字化体温探头还包括电源管理单元，电源管理单元可以接受来自外部设备的电源信号，并对电源信号进行整流后为数字化体温探头内部各单元提供工作电源。例如，当数据连接插头为标准音频插头时，其工作电源来自电源管理单元整流后的由外部设备输出的音频信号。

本发明一种数字化体温探头将温度传感、模数转换、数据压缩集中在数字体温探头内部，输出为高精度数字体温数据，与之相连接的其他设备不再需要设置模拟温度测量电路，而只需要通过通用串口即可直接读取，简化了连接电路；体温数据通过数字方式传输，提高了信号传输抗干扰信能，测量精度和测量准确性也大大提高。

另外，本发明采用标准音频插头作为传输接口，可方便的接入外部设备的音频接口实现数据传输。

优选的，所述传输导线横截面为扁平形状。现有技术中的体温探头均采用圆形导线，使用者身体压在上面会出现不适，而扁平传输导线能够降低不适感。

一种体温探测方法，其包括步骤：S1，利用体温探头中的温度传感器探测体温数据；S2，利用体温探头中的模数转换单元将模拟体温信号转换成数字体温数据，并传输到外部设备。

优选的，所述步骤S2具体包括子步骤：S21，将模拟体温信号转换成数字体温数据；S22，对数字体温数据进行压缩编码和校正处理后，将体温数据存储和/或传输到外部设备。更具体的，体温探头将体温数据定时通过串口传输到外部设备，串口可采用3.3V电平和9600波特率，由于串口定时接收单个字节的数据，监护仪逻辑部分无需独立访问体温单元，也无需判断输入体温数据的起始字节，大大简化了监护仪的数据接收设计。

优选的，所述压缩编码算法具体包括子步骤：S221，将浮点数字体温数据乘上一个常数使得体温数据变为多位数整数；S222，将步骤S221得到的多位数整数减去一个常数使得多位数整数变成较少位数整数。

医用体温探头标准要求体温测量范围在25.0到45.0摄氏度，精度要求为0.1摄氏度。如按原数据传输，每个浮点体温数据需要占用4个字节。利用4个字节的浮点数据类型来传输体温数据是对传输带宽资源极大的浪费，也会降低传输效率。由于每个字节表达的数值范围为0-255，利用本发明压缩算法，可以将体温数据压缩到单个字节传输而精度不受影响。比如，原体温数值为T₁，经过压缩后的体温数值为T₂，本实施例中步骤S221第一个常数选用10，步骤S222第二个常数选用250，则可采用下列算式实现压缩转换：

T₂=T₁*10-250；

显然的，经过上述压缩算式后，在25.0摄氏度至50.0摄氏度范围内所有可能的体温数据T₂均落在0-255之间，可以用单个字节通过传输导线实现远距离传输至外部设备，在接收端可采用相应的解码算法进行解码识别，得到分辨率为0.1摄氏度的体温数据。

优选的，所述步骤S22还包括子步骤：S223，将步骤S222得到的数据调制成音频信号或串行信号；S224，将音频信号或串行信号通过标准音频插头输入到外部设备。

优选的，还包括步骤：S0,利用外部设备输出的音频信号为体温探头提供工作电源。

本发明利用压缩算法经过简单运算后即可得出高精度的浮点体温数据，使得连接电路大为简化，体温测量值的一致性大为提高，而且不同设备也能够直接使用相同型号的纯数字体温探头。本发明的通用性强，体温数据自动校正，因此无需另外校正即可直接与其他各种型号的多参监护仪配套使用。

本发明由于外部没有任何的模拟信号连接线路，抗干扰能力大大提高，测量精度和测量准确性也大大提高，在严重干扰环境中仍然能准确测量，可用于手术台上的体温连续监护、新生儿保育箱内的体温连续监护、ICU/NICU的连续体温监护、病房/家庭床边体温连续监护等。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种数字化体温探头装置，其特征在于，其包括至少一个数字化体温探头、传输导线和数据连接插头，所述至少一个数字化体温探头通过传输导线连接到数据连接插头；所述探头内置有：

温度传感器，用于感知体温信号；

模数转换单元，用于将模拟体温信号转换成数字体温数据；

体温数据存储单元，用于保存体温数据；

数据传输接口单元，用于与外部设备连接，实现将数字体温数据传输到外部设备；

还包括电压值转换与校正单元，所述电压值转换与校正单元连接于模数转换单元的输出端和数据传输接口单元的输入端之间，所述电压值转换与校正单元用于对数字体温数据进行压缩编码和校正处理后，储存至体温数据存储单元，并可传输到数据传输接口单元；

所述压缩编码和校正处理具体包括子步骤：

S221，将浮点数字体温数据乘上一个常数使得体温数据变为多位数整数；

S222，将步骤S221得到的多位数整数减去一个常数使得多位数整数变成较少位数整数；

具体的，原体温数值为T₁，经过压缩后的体温数值为T₂，步骤S221第一个常数选用10，步骤S222第二个常数选用250，则可采用下列的压缩算式实现压缩转换：

T₂＝T₁*10-250；

使得经过所述压缩算式后，在25.0摄氏度至50.0摄氏度范围内所有可能的体温数据T₂均落在0-255之间，可以用单个字节通过传输导线实现远距离传输至外部设备。

2.根据权利要求1所述的一种数字化体温探头装置，其特征在于，所述数据传输接口单元包括地线接口、串口输出接口、串口输入接口，所述数字化体温探头的供电电源来自串口输入接口或串口输出接口；或者，所述数据传输接口单元包括地线接口、串口输出接口、电源输入接口；或者，所述数据传输接口单元包括地线接口和串口输出接口，所述数字化体温探头的供电电源来自串口输出接口。

3.根据权利要求2所述的一种数字化体温探头装置，其特征在于，所述数据连接插头为标准音频插头。

4.一种体温探测方法，其特征在于，其包括步骤：

S1，利用体温探头中的温度传感器探测体温数据；

S2，利用体温探头中的模数转换单元将模拟体温信号转换成数字体温数据，并传输到外部设备；

所述步骤S2具体包括子步骤：

S21，将模拟体温信号转换成数字体温数据；

S22，对数字体温数据进行压缩编码和校正处理后，将体温数据存储和/或传输到外部设备；

所述压缩编码和校正处理具体包括子步骤：

S221，将浮点数字体温数据乘上一个常数使得体温数据变为多位数整数；

S222，将步骤S221得到的多位数整数减去一个常数使得多位数整数变成较少位数整数；

具体的，原体温数值为T1，经过压缩后的体温数值为T2，步骤S221第一个常数选用10，步骤S222第二个常数选用250，则可采用下列的压缩算式实现压缩转换：

T2＝T1*10-250；

使得经过所述压缩算式后，在25.0摄氏度至50.0摄氏度范围内所有可能的体温数据T2均落在0-255之间，可以用单个字节通过传输导线实现远距离传输至外部设备。

5.根据权利要求4所述的一种体温探测方法，其特征在于，所述步骤S22还包括子步骤：

S223，将步骤S222得到的数据调制成音频信号或串行信号；

S224，将音频信号或串行信号通过标准音频插头输入到外部设备。

6.根据权利要求5所述的一种体温探测方法，其特征在于，还包括步骤：

S0，利用外部设备输出的音频信号为体温探头提供工作电源。