智能手腕体温测试仪的制作方法

本发明涉及人体体温测量领域，具体涉及智能手腕体温测试仪。

背景技术：

人体体温恒定且能自我调节是维持人体各方面机能正常运作的重要前提，也是临床上用于诊断人体疾病的重要依据。临床上测试体温一般还是采用水银温度计为标准，让受试者将经过酒精消毒后的水银温度计夹在腋下5到10分钟然后取出读数，但采用这样的测量方法有很多的麻烦与缺陷。水银温度计易碎且消毒不干净导致不卫生问题，测试时间偏长，将水银温度计夹在腋下很不方便。此外碰到病人不能自理或是不加配合则测试起来更加麻烦。

本发明提出智能手腕体温测试仪，通过测试手腕温度和其他相关数据量来估算腋下温度。从温度测量上来看手腕温度和腋下温度都容易测得，本设计核心问题在于如何建立二者之间的关联，只要能建立这种关联合适的数学模型就能通过手腕温度估算出腋下温度。目前国内外相关文献还很缺乏建立和寻找这种联系的研究。现有的研究主要集中在两个方面，一方面只是简单的涉及人体这两个部位的临床统计，并没有对统计得到的现象给出合理的解释；另一方面也涉及一些两者间机理上的研究，但也偏向于研究人体体温调节系统与人体热舒适度之间的研究，对具体到二者间数学模型的建立还有很大区别。本设计首先基于人体热力学和临床经验分析手腕温度与腋下温度的关联因素，然后均匀采集覆盖一般人群的数据样本。基于matlab软件对这些数据进行去噪预处理并采用智能数据回归理论建立一个人体体温估算模型。最后在基于stm32嵌入式平台上实现该模型，实现通过测量手腕温度准确估算腋下温度的目的。此外还开发了配套的基于vb的上位机采集软件，以无线网络的形式允许多个测试仪同时工作并将数据返回到上位机,以方便批量体温测试。实测结果表明所设计的智能手腕测温仪，与传统的水银温度计相比，具有测试精度高、响应快、体积小佩戴方便、待机时间长、成本低且性能稳定的特点。

技术实现要素：

本发明通过检测人体手腕的温度来实现获取腋下体温并显示测量结果的目标。

本发明的目的是通过如下方案实现的。

1).通过查阅现有资料分析影响手腕温度与腋下温度二者关联的主要属性量，年龄，性别，环境温度，手腕温度，测试时刻等，属性量尽可能全面而容易测得，有利于建立准确的数学模型以及最终实物的技术可行性。

2).先期设计和制作基于stm32的智能手腕温度和环境温度测试仪样机，且多个样机能以无线网络的形式在基于vb编写的上位机采集软件的支持下完成步骤1)中所述系统模型建立的样本采集工作。

3).大量均匀的采集步骤2)中所述的数据样本，并在基于matlab完成数据的处理与模型的建立，得到反映二者关联的数学模型。

4).将步骤3)中得到的数学模型在智能手腕体温测试仪上加以实现。

智能手腕体温测试仪，包括能佩戴于手腕上的腕带,所述腕带由可粘接的布带制作而成,在腕带中央安装有由充电电路模块、电源模块、控制模块、通信接口和显示模块集成在一起的主电路模块，所述主电路模块上安装有两个用于测量环境温度的温度传感器，所述腕带末端上设有两个用于测量手腕温度的温度传感器，所述与手腕接触的温度传感器处设有小铜片垫起，并在所述小铜片与所述腕带之间加装有小弹簧，所述腕部的两个热敏电阻间隔大约0.5厘米，进行均值滤波从而减小误差。所述多个装置组成星型网络，由pc端作为中央节点进行数据的收发。

上述方案中，所述控制模块中使用stm32f104，其工作速度快，内部硬件资源丰富，实现快速的数据处理以及控制功能。

上述方案中，所述温度传感器采用玻封负温度系数热敏电阻（ntc）。其时间常数小、响应快、具有1%精度、密度高、热敏和机械强度高、密封可靠。所述ntc阻值随温度变化而发生变化，通过ad采样输入至stm32控制模块，从而采集到温度信息。

上述方案中，所述通信接口采用了433mhz无线串口，以方便同时监测多点温度，实现无线数据传输。

上述方案中，所述电源模块采用单块900mah，3.7v锂电池进行供电，配以标准microusb充电接口，实现锂电池充电功能，以构成充电模块。采用dc-dc芯片实现到3.3v芯片工作电压的转换。通过分压电路以及ad采样实时监测电池电量。

上述方案中，所述显示模块采用0.96寸iic接口的oled液晶屏，由控制模块驱动显示温度、电池电压等。

本发明的优点在于：本发明提出智能手腕体温测试仪。实测结果表明所设计的智能手腕测温仪，与传统的水银温度计相比，具有测试精度高、响应快、体积小、佩戴方便、待机时间长、成本低且性能稳定的特点。

附图说明

图1是单个样机硬件示意图。

图2是样机腕带末端侧视示意图。

图3是样机装置结构示意图。

图4是多个腕带组网示意图。

图5是单个样机组成结构模块框图。

图中标号为：1.腕带；2.温度传感器；3.小铜片；4.小弹簧；5.温度传感器；6.控制模块；7.通信模块；8.显示模块；9.电源模块；10.充电电路模块。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步的说明。

1.理论技术方法实现。

1).首先通过查阅现有资料分析影响手腕温度与腋下温度二者关联的主要属性量，年龄，性别，环境温度，手腕温度，测试时刻等，属性量尽可能全面而容易测得，有利于建立准确的数学模型以及最终实物的技术可行性。

2).先期设计和制作基于stm32的智能手腕体温测试仪样机，且多个样机能以无线网络的形式在基于vb编写的上位机采集软件的支持下完成步骤1)中所述系统模型建立的样本采集工作。

3).大量均匀的采集步骤2)中所述数据样本，并在基于matlab完成数据的处理与模型的建立，得到反映二者关联的数学模型。

支持向量机（svm）作为统计学习理论核心部分很好的克服了小样本条件下数据回归问题，因此采用基于支持向量机回归的方法，通过对大量统计样本的学习与训练，采用智能非线性回归理论找出该模型的隐形表达式，从而实现测量手腕温度方便而准确的估算出腋下温度。

4).将步骤3)中所得到的数学模型在智能手腕体温测试仪上加以实现，改进之前样机设计并完成实验测试和误差分析。

2.硬件装置实现。

参见附图3，智能手腕体温测试仪，硬件部分包括温度传感器(5)、控制模块(6)、通信接口(7)、显示模块(8)、电源模块(9)和充电电路模块(10)。参见附图1，硬件部分均设置于腕带(1)上，所述腕带(1)由可粘接的布带制作而成，除温度传感器(5)的其它模块集成在一起，位于腕带(1)中间部分。所述温度传感器(5)有四个，分为两个一组，一组安装在腕带(1)末端上用于测量手腕温度，另一组安装在智能手腕体温测试仪电路板上用于测量环境温度。

所述温度传感器(5)采用玻封负温度系数热敏电阻（ntc）。其时间常数小、响应快、具有1%精度、密度高、热敏和机械强度高、密封可靠。参见附图1，所述腕部的两个温度传感器(5)间隔大约0.5厘米，进行均值滤波从而减小误差。所述与手腕接触的温度传感器(5)处设有小铜片(3)垫起。参见附图2，在所述小铜片与所述腕带之间加装有小弹簧(4)，从而达到与手腕充分接触的目的。热敏电阻的值随温度变化阻值发生变化，通过ad采样输入至stm32控制模块(6)，从而采集到温度信息。

所述控制模块(6)中使用stm32f104，其工作速度快，内部硬件资源丰富，实现快速的数据处理以及控制功能。

所述通信接口(7)采用了433mhz无线串口，以方便同时监测多点温度，实现无线数据传输。

所述显示模块(8)采用0.96寸iic接口的oled液晶屏，由控制模块(6)驱动显示温度、电池电压等。

所述电源模块(9)采用单块900mah，3.7v锂电池进行供电，配以标准microusb充电接口，实现锂电池充电功能，以构成充电模块。采用dc-dc芯片实现到3.3v芯片工作电压的转换。通过分压电路以及ad采样实时监测电池电量。

参见附图4，开发配套的基于vb的上位机采集软件，多个腕带组成星型网络，由pc端作为中央节点进行数据的收发，以无线网络的形式允许多个测试仪同时工作并将数据返回到上位机,以方便批量体温测试。

以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。