CN111473878B

CN111473878B - 一种穿戴式无线体温检测装置及方法

Info

Publication number: CN111473878B
Application number: CN202010552484.6A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Thoth Suzhou Medical Technology Co ltd
Current assignee: Thoth Suzhou Medical Technology Co ltd
Priority date: 2020-06-17
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2022-05-24
Anticipated expiration: 2040-06-17
Also published as: CN111473878A

Abstract

本发明公开了一种穿戴式无线体温检测装置及方法，该装置包括柔性电路板、上盖、下盖；柔性电路板通过粘性胶分别与上盖和下盖连接成一体式结构，上盖和下盖覆盖柔性电路板；柔性电路板上集成有多探头温度传感器、AD转换模块、主控MCU、FLASH存储器、蓝牙芯片、指示灯、电源、电源开关；多探头温度传感器与AD转换模块连接，主控MCU分别与AD转换模块、FLASH存储器、指示灯、蓝牙芯片连接；多探头温度传感器包括至少两个探头，其中一个探头置于腋窝，其他探头置于体表上与腋窝温度差异位置。利用多个探头修正温度补偿方法，避免使用者张开手臂导致测量数据与实际数据不符的问题，使用方便，测量精准度高。

Description

一种穿戴式无线体温检测装置及方法

技术领域

本发明属于医疗器械领域，涉及一种穿戴式无线体温检测装置及方法。

背景技术

传统的水银计和电子体温计能够快速准确地测量人体体温，但是均为非连续测量的体温计。在实际使用中，婴幼儿好动，测体温时腋下很难夹稳体温计，无法准确测温，而老年人由于年龄及疾病因素使上臂皮肤松弛且肌肉力量不够大，腋下测温易使体温计脱出，使用非常不便。而且每次使用后只能单读取体温值，而无法读取体温在一段时间内的变化情况。对某些特定人群(如儿童、婴幼儿、术后患者、备孕女性)来说，体温的变化趋势非常重要，因此非连续监测的体温计就无法满足其要求。

目前有一种柔性超薄智能体温贴，为柔性薄片式设计，解决了现有的检测工具存在不适宜佩戴测量，不能连续、准确测量体温，智能化体温监测效果差的问题；但是在实际长程连续监测过程中，使用者难免会张开手臂，此时测量到的体温数据与实际的体温数据不符，无法准确测量体温，在实际的使用场景中有局限性。

发明内容

本发明目的是：提供一种设计合理、使用方便、测量精准度高的穿戴式无线体温检测装置及方法。

本发明的技术方案是：

第一方面，一种穿戴式无线体温检测装置，包括：柔性电路板、上盖、下盖；所述柔性电路板通过粘性胶分别与所述上盖和所述下盖连接成一体式结构，所述上盖和所述下盖覆盖所述柔性电路板；

所述柔性电路板上集成有多探头温度传感器、AD转换模块、主控MCU、FLASH存储器、蓝牙芯片、指示灯、电源、电源开关；所述多探头温度传感器与所述AD转换模块连接，所述主控MCU分别与所述AD转换模块、所述FLASH存储器、所述指示灯、所述蓝牙芯片连接，所述电源为所述柔性电路板上的各个器件供电，所述电源开关用于控制所述电源的通断；

所述多探头温度传感器包括至少两个探头，其中一个探头置于腋窝，其他探头置于体表上与腋窝温度差异位置。

其进一步的技术方案是：所述电源开关为可撕下的MOS开关标签，所述MOS开关标签内埋藏有金属丝，金属丝在所述MOS开关标签撕掉时断裂，引起MOS开关电平突变以打开MOS开关。

其进一步的技术方案是：所述上盖为聚氨酯海绵壳体，所述下盖为透明离型膜，所述下盖的外侧设有粘贴层，用于粘贴皮肤。

其进一步的技术方案是：所述多探头温度传感器通过导热硅胶附着在所述柔性电路版上，所述下盖开有导热孔，所述导热硅胶通过所述导热孔将皮肤的热量传递给所述多探头温度传感器。

其进一步的技术方案是：所述多探头温度传感器用于采集人体的温度，所述AD转换模块用于将所述多探头温度传感器采集到的温度转换为数字信号，所述主控MCU用于将所述AD转换模块得到的数字信号处理成温度值，所述蓝牙芯片用于将所述温度值发送至智能终端，所述FLASH存储器用于存储数据，所述指示灯用于指示工作。

其进一步的技术方案是：所述体表上与腋窝温度差异位置包括前胸、后肩、腹股沟中的至少一处。

第二方面，一种穿戴式无线体温检测方法，应用于如第一方面所述的穿戴式无线体温检测装置中，所述方法包括：

第一步，装置启动后，连续同步测量置于腋窝处的探头温度和置于与腋窝温度差异位置的探头温度，将置于腋窝处的探头温度记为第一温度，将置于与腋窝温度差异位置的探头温度记为第二温度；

第二步，分别连续计算所述第一温度的第一变化率和所述第二温度的第二变化率；

第三步，当所述第一变化率和所述第二变化率均小于预定值，并且所述第一温度大于预定阈值时，计算第一温度和第二温度的温度差值；

第四步，当所述第一温度大于所述预定阈值时，输出温度为所述第一温度；

第五步，当所述第一温度小于所述预定阈值时，输出温度为第二温度加上所述温度差值；

第六步，对所述输出温度做前后平均处理；

第七步，重复执行所述第一步至所述第六步。

其进一步的技术方案是：所述第一步还包括：

当置于与腋窝温度差异位置的探头超过一个时，将测量的所有置于与腋窝温度差异位置的探头温度的平均值记为第二温度。

本发明的优点是：

通过设置多探头温度传感器，将一个探头置于腋窝，其他探头置于体表上与腋窝温度差异位置，利用多个探头修正温度补偿方法，避免在长程连续监测过程中，使用者张开手臂导致测量到的体温数据与实际的体温数据不符的问题，使用方便，测量精准度高。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是本申请一个实施例提供的穿戴式无线体温检测装置的示意图；

图2是本申请一个实施例提供的柔性电路板的技术路线图；

图3是本申请另一个实施例提供的穿戴式无线体温检测装置的示意图；

图4是本申请再一个实施例提供的穿戴式无线体温检测装置的示意图；

图5是本申请一个实施例提供的MOS开关的原理图；

图6是本申请一个实施例提供的带有MOS开关标签的穿戴式无线体温检测装置的示意图；

图7是本申请一个实施例提供的多探头温度传感器的探头温度的变化曲线图；

图8是本申请一个实施例提供的多探头温度传感器的腋下探头受用户运动影响的曲线图；

图9是本申请一个实施例提供的温度补偿的原始曲线图；

图10是本申请一个实施例提供的平滑处理后的输出温度曲线图。

其中：1、柔性电路板；2、上盖；3、下盖；4、多探头温度传感器；5、AD转换模块；6、主控MCU；7、FLASH存储器；8、蓝牙芯片；9、指示灯；10、电源；11、电源开关；12、探头。

具体实施方式

实施例：本申请提供了一种穿戴式无线体温检测装置，结合参考图1至图6，该穿戴式无线体温检测装置包括：柔性电路板1、上盖2、下盖3。柔性电路板1通过粘性胶分别与上盖2和下盖3连接成一体式结构，上盖2和下盖3覆盖柔性电路板1。

可选的，上盖2为聚氨酯海绵壳体，下盖3为透明离型膜，下盖3的外侧设有粘贴层，用于粘贴皮肤。聚氨酯海绵加工方便、成本低、手感好、有柔性、透气性好。

下盖3兼具粘贴性，胶层撕开可以粘贴在皮肤上。

对于上盖2和下盖3的外形无特殊要求，需要将柔性电路板1完全覆盖，面积尽可能小，提高用户佩戴的舒适性。

结合参考图2，柔性电路板1上集成有多探头温度传感器4、AD转换模块5、主控MCU6、FLASH存储器7、蓝牙芯片8、指示灯9、电源10、电源开关11；多探头温度传感器4与AD转换模块5连接，主控MCU 6分别与AD转换模块5、FLASH存储器7、指示灯9、蓝牙芯片8连接，电源10为柔性电路板1上的各个器件供电，电源开关11用于控制电源10的通断。

多探头温度传感器4包括至少两个探头12，其中一个探头12置于腋窝，其他探头12置于体表上与腋窝温度差异位置。

示例性的，图1中示出了两个探头的示意图，图3和图4分别示出了两种三个探头的示意图。

置于腋窝的探头12为主探头，用于反映欲测试位置(腋窝)的温度，其他探头12位辅助探头，用于反映变化趋势，位置要求能与主探头形成互补，比如手臂运动会影响腋窝温度，但不影响或少影响胸前温度。

可选的，体表上与腋窝温度差异位置包括前胸、后肩、腹股沟中的至少一处。

多探头温度传感器4用于采集人体的温度，AD转换模块5用于将多探头温度传感器4采集到的温度转换为数字信号，主控MCU 6用于将AD转换模块5得到的数字信号处理成温度值，蓝牙芯片8用于将温度值发送至智能终端，FLASH存储器7用于存储数据，指示灯9用于指示工作。

可选的，多探头温度传感器4为LMT70传感器，传感器从腋下皮肤处采集温度。LMT70内有一个双极型晶体管，温度会对双极型晶体管的发射结电压U_BE产生影响。在相同的基极电流I_B情况下，温度升高，发射结的正向压降U_BE下降。LMT70通过恒流源给双极型晶体管一恒定电流，BJT的发射结电压U_BE随温度的变化而变化，U_BE再经过运放放大器进行放大，然后LMT70传感器将输出这一放大后的电压的模拟信号。SOC芯片将这一电压模拟信号作AD转换处理，然后根据温度-电压换算表将电压值换算成温度值，随后这一温度值通过蓝牙发送至智能终端。

其中，电源10为本申请的核心器件，电池的参数决定了稳定性和使用寿命，基于低功耗和便于携带的目的，传统的电源转换芯片和外围电路不适用，为了达到便携性和一次性可抛弃式的使用目的，电源10采用普通纽扣电池，型号为CR1216或CR1220，可以使设备连续工作96小时以上。

可选的，多探头温度传感器4通过导热硅胶附着在柔性电路版1上，下盖3开有导热孔，导热硅胶通过导热孔将皮肤的热量传递给多探头温度传感器4。热传导路径为：皮肤-导热硅胶-多探头温度传感器。

可选的，电源开关11为可撕下的MOS开关标签，MOS开关标签内埋藏有金属丝，金属丝在MOS开关标签撕掉时断裂，引起MOS开关电平突变以打开MOS开关。

结合参考图5和图6，在不需要开机的状态下，图5中的R1线路把U_g电压拉到高电平实现关断MOS管，从而断开电源使产品进入不开机状态。在需要开机的状态下，图5中的虚线框对应MOS开关标签，通过断开图5中R1线路(图6中，实际把图中的“撕下开启”的指示标签撕开，断开标签内的金属丝)，Ug电压拉低到低电平实现打开MOS管，从而导通电源使装置进入开机状态。

传统的穿戴式设备大多使用按压式开关，用户在使用过程中可能会带来误操作的风险，本申请采用的MOS开关一经撕开，设备即开机工作，即避免了用户误操作带来的风险，达到了一次性可抛弃式的目的；同时也解决了在不工作的状态下电池电能消耗的问题。

可选的，在实际使用中，可以根据不同适用人群将装置设置成大小不同的产品，成人款尺寸大小约为141*34mm，重量约为4g，儿童款尺寸大小约为122*34mm，重量约为3g。

人体体表的温度来源于人体内部温度T，经过人体组织传递到体表，并且在外界环境中扩散，形成从内到外梯度递减的温度分布，热传导公式为t＝a*T，其中t为测量的体表温度，系数a由人体组织传热条件及外界散热条件共同决定，人体的不同部位的系数a不相同。正常情况下，人体体温相对稳定，在外界环境不变的情况下，体表温度也相对稳定。

人体体温的变化(△T)会导致各个部位成比例出现升降△t＝a*△T。

散热环境的变化，比如张开夹紧的上臂，会导相应部位的系数a的变化，从而导致体表温度变化，比如张开夹紧的上臂会导致腋窝温度的下降。

基于以上的原理，可采用本申请提供的分布于多个部位的探头来补偿人体运动造成的体表温度测量值的异常变化。

主探头记为S0，采集的温度记为T0，主探头S0处于主要温度表征点，如腋窝(表征腋下温度)，辅助探头记为Sn，采集的温度记为Tn，辅助探头Sn处于体表与主探头S0传热环境有差异的地方，如胸口。连续计算T0和Tn的变化率，分别记为G0和Gn。

结合参考图7，当装置开机工作，贴附于人体位置时(t0时刻)，主探头S0与辅助探头Sn同时从室温开始上升；直到t1时刻达到一个稳定状态后S0和Sn的温度开始恒定(斜率接近于0)，t0至t1之间成为升温期；t1之后温度恒定的时期称为稳定期。

结合参考图8，当S0处于腋下，采集腋窝温度的时候，当使用者臂膀由夹紧至张开后，由于腋窝散热环境的改变，造成腋窝表面温度急剧下降，S0的温度和人体体温就不再成表征关系，需要补偿；当使用者再次夹紧手臂时，S0的温度再度回升。

归纳总结S0和Sn的状态可以得到以下矩阵：

表1

	G0＞0	G0≈0	G0＜0
				Gn＞0	体温升高	环境改变	环境改变
Gn≈0	S0回温	体温恒定	S0失温
				Gn＜0	环境改变	环境改变	体温下降

当Gn≈0时，认为人体体温变化不大，G0的变化更多的是由于S0状态的改变(S0回温和S0失温)，考虑补偿；Gn与G0趋势不相同时，认为S0或Sn的环境发生变化，按照原有值补偿。

基于上述原理，本申请还提供一种穿戴式无线体温检测方法，应用于如图1至图6所示的穿戴式无线体温检测装置中，结合参考图9和图10，该检测方法可以包括以下步骤。

第一步，装置启动后，连续同步测量置于腋窝处的探头温度和置于与腋窝温度差异位置的探头温度，将置于腋窝处的探头温度记为第一温度，将置于与腋窝温度差异位置的探头温度记为第二温度。

第一温度为T0，第二温度为Tn。

可选的，当置于与腋窝温度差异位置的探头超过一个时，将测量的所有置于与腋窝温度差异位置的探头温度的平均值记为第二温度。

即当n大于1时，Tn＝(T1+T1+…+Tn)/n。

第二步，分别连续计算第一温度的第一变化率和第二温度的第二变化率。

第一温度T0的第一变化率记为G0，第二温度Tn的第二变化率记为Gn。

第三步，当第一变化率和第二变化率均小于预定值，并且第一温度大于预定阈值时，计算第一温度和第二温度的温度差值。

预定阈值Tg的选择依赖于主探头S0所处的人体位置，通常选择34℃-36℃。

当G0和Gn均接近于0，且T0大于一个公认的预定阈值Tg时，计算△t＝T0-Tn。

第四步，当第一温度大于预定阈值时，输出温度为第一温度。

当T0大于一个公认的阈值Tg时，输出温度T＝T0。

第五步，当第一温度小于预定阈值时，输出温度为第二温度加上温度差值。

当T0小于Tg时，输出温度T＝Tn+△t。

另外，当第一温度再次大于预定阈值时，更新温度差值。即当T0再次大于Tg时，更新△t＝T0-Tn。

第六步，对输出温度做前后平均处理。

通过对输出温度做前后平均处理，可以平滑曲线，避免跳变。

图9为原始的温度曲线，图10位平滑处理后的输出温度曲线。

第七步，重复执行第一步至第六步。

穿戴式无线体温检测装置启动后一直处于连续工作的状态，循环执行上述第一步至第六步。

综上所述，本申请提供的穿戴式无线体温检测装置及方法，通过设置多探头温度传感器，将一个探头置于腋窝，其他探头置于体表上与腋窝温度差异位置，利用多个探头修正温度补偿方法，避免在长程连续监测过程中，使用者张开手臂导致测量到的体温数据与实际的体温数据不符的问题，使用方便，测量精准度高。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或者两个以上。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种穿戴式无线体温检测方法，其特征在于，应用于穿戴式无线体温检测装置中，穿戴式无线体温检测装置包括：柔性电路板、上盖、下盖；所述柔性电路板通过粘性胶分别与所述上盖和所述下盖连接成一体式结构，所述上盖和所述下盖覆盖所述柔性电路板；

所述柔性电路板上集成有多探头温度传感器、AD 转换模块、主控 MCU、FLASH 存储器、蓝牙芯片、指示灯、电源、电源开关；所述多探头温度传感器与所述 AD转换模块连接，所述主控 MCU 分别与所述 AD 转换模块、所述 FLASH 存储器、所述指示灯、所述蓝牙芯片连接，所述电源为所述柔性电路板上的各个器件供电，所述电源开关用于控制所述电源的通断；所述多探头温度传感器包括至少两个探头，其中一个探头置于腋窝，其他探头置于体表上与腋窝温度差异位置；

所述穿戴式无线体温检测装置的操作方法包括：

第一步，装置启动后，连续同步测量置于腋窝处的探头温度和置于与腋窝温度差异位置的探头温度，将置于腋窝处的探头温度记为第一温度 T0，将置于与腋窝温度差异位置的探头温度记为第二温度 Tn；

第二步，分别连续计算所述第一温度T0的第一变化率和所述第二温度Tn的第二变化率；第一温度 T0 的第一变化率记为 G0，第二温度 Tn 的第二变化率记为 Gn；

第三步，当所述第一变化率G0和所述第二变化率Gn均小于预定值，并且所述第一温度T0大于预定阈值Tg时，计算第一温度T0和第二温度Tn的温度差值△t，△t＝T0-Tn；

第四步，当所述第一温度T0大于预定阈值Tg时，输出温度T为所述第一温度T0；

第五步，当所述第一温度T0小于预定阈值Tg时，输出温度T为第二温度Tn加上所述温度差值△t，当第一温度T0再次大于预定阈值Tg时，更新△t＝T0-Tn；

第六步，对所述输出温度T做前后平均处理；

第七步，重复执行所述第一步至所述第六步。

2.根据权利要求 1 所述的穿戴式无线体温检测方法，其特征在于，所述第一步还包括：当置于与腋窝温度差异位置的探头超过一个时，将测量的所有置于与腋窝温度差异位置的探头温度的平均值记为第二温度。