本發明屬于體溫檢測技術領域，更為具體地講，涉及一種佩戴式體溫測量腕帶及體溫測量方法。

背景技術：

隨著經濟的發展，人們的生活水平逐步提高，注意力也從解決溫飽轉移到了身心健康上。為此，各式各樣的穿戴式人體機能監控設備相繼問世，其中最具代表性的莫過于智能手表和手環。

在現有智能穿戴設備中，雖有部分集成了心率測量、步數統計、卡路里消耗記錄等功能，但都不具備體溫測量的能力，即便加入了溫度測量功能，測量的也只是體表區域的溫度與真實體溫差別較大。且現有的測溫設備要么是接觸式的，要么是非接觸式的，沒有將兩者統一起來。對于非接觸式測溫設備還存在測量時間長的問題，而且非接觸式紅外溫度計對于使用環境要求比較高。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種佩戴式體溫測量腕帶及體溫測量方法，采用佩戴式腕帶的方式進行體溫測量，并且提高了體溫測量的準確度。

為實現上述發明目的，本發明佩戴式體溫測量腕帶測量裝置包括溫度采集模塊、主控模塊、人機交互模塊、存儲模塊，其中：

溫度采集模塊包括接觸式溫度傳感器和紅外溫度傳感器，其中接觸式溫度傳感器位于腕帶內側，用于測量腕溫T₁，紅外溫度傳感器設置于腕帶外側，用于測量環境溫度T₂；溫度采集模塊接收主控模塊發送的體溫測量指令，啟動接觸式溫度傳感器和紅外溫度傳感器進行測量，將測量得到的腕溫T₁和環境溫度T₂發送給主控模塊；

主控模塊接收人機交互模塊發送的體溫測量指令，轉發給溫度采集模塊；接收人機交互模塊發送的查詢指令，從存儲模塊中讀取相應數據并反饋給人機交互模塊進行顯示；接收溫度采集模塊反饋的腕溫T₁和環境溫度T₂，采用二次擬合曲線得到擬合實際體溫T₀，二次擬合曲線公式為：

T₀＝aT₂²+bT₂+c+T₁

其中，a、b、c表示二次擬合曲線系數，采用若干歷史數據學習得到；

采用定值校準得到實際體溫ΔT表示定值校準常數；

主控模塊將實際體溫發送給人機交互模塊反饋給用戶，并送入存儲模塊中存儲；

人機交互模塊提供人機交互接口，用于用戶發送控制指令，包括體溫測量指令、查詢指令，并向用戶反饋體溫數據；

存儲模塊用于存儲測得的體溫數據。

本發明還提供了一種佩戴式體溫測量腕帶的體溫測量方法，包括以下步驟：

S1：采用接觸式溫度傳感器測量得到用戶腕溫T₁；

S2：采用紅外溫度傳感器測量得到環境溫度T₂；

S3：采用二次擬合曲線對腕溫進行校準，得到擬合實際體溫T₀，二次擬合曲線的公式為：

T₀＝aT₂²+bT₂+c+T₁

其中，a、b、c表示二次擬合曲線系數，采用若干歷史數據學習得到；

S4：令實際體溫ΔT表示定值校準常數。

本發明佩戴式體溫測量腕帶及體溫測量方法，采用接觸式溫度傳感器測量腕溫，采用紅外溫度傳感器測量環境溫度，根據腕溫和環境溫度進行二次曲線擬合、定值校準從而得到實際體溫，實現采用佩戴式腕帶的形式對體溫的準確測量。

附圖說明

圖1是本發明佩戴式體溫測量腕帶中體溫測量裝置的一種具體實施方式結構圖；

圖2是本實施例中溫度采集模塊的結構示意圖；

圖3是本發明佩戴式體溫測量腕帶的體溫測量方法的具體實施方式流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行描述，以便本領域的技術人員更好地理解本發明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許會淡化本發明的主要內容時，這些描述在這里將被忽略。

實施例

佩戴式體溫測量腕帶可以分為腕帶和體溫測量裝置兩部分，腕帶用于佩戴，而體溫測量裝置用于測量體溫，體溫測量裝置固定在腕帶上。圖1是本發明佩戴式體溫測量腕帶中體溫測量裝置的一種具體實施方式結構圖。如圖1所示，本發明佩戴式體溫測量腕帶中體溫測量裝置包括溫度采集模塊1、主控模塊2、人機交互模塊3、存儲模塊4。

溫度采集模塊1包括接觸式溫度傳感器和紅外溫度傳感器，其中接觸式溫度傳感器位于腕帶內側，用于測量腕溫T₁，紅外溫度傳感器設置于腕帶外側，用于測量環境溫度T₂；溫度采集模塊1接收主控模塊2發送的體溫測量指令，啟動接觸式溫度傳感器和紅外溫度傳感器進行測量，將測量得到的腕溫T₁和環境溫度T₂發送給主控模塊2。

主控模塊2是整個裝置的運算核心和控制核心，在本實施例中采用STM32芯片實現，用于實現其余各個模塊之間的通信與數據交互，其主要功能包括：接收人機交互模塊3發送的體溫測量指令，轉發給溫度采集模塊1；接收人機交互模塊3發送的查詢指令，從存儲模塊4中讀取相應數據并反饋給人機交互模塊3進行顯示；接收溫度采集模塊1反饋的腕溫T₁和環境溫度T₂，擬合校準得到實際體溫發送給人機交互模塊3反饋給用戶，并送入存儲模塊4中存儲。

由于環境溫度對腕溫有較大影響，因此需要通過環境溫度對腕溫進行校準，以得到準確的體溫。經過研究發現，實際體溫與腕溫的差值與環境溫度具有一定的關系，其大致趨勢為：環境溫度越低，實際體溫與腕溫的差值就越大。其基本趨勢大致為一條拋物線，所以本發明中采用二次擬合的方式來得出校準曲線，二次擬合曲線的公式為：

T₀＝aT₂²+bT₂+c+T₁

其中，T₀表示擬合實際體溫，T₁表示腕溫，T₂表示環境溫度，a、b、c表示二次曲線系數，采用若干歷史數據學習得到。

由于不同的人在理想外界環境下腋溫與腕溫的恒定差值不盡相同，因此還需要對擬合實際體溫T₀進行定值校準，給擬合實際體溫T₀補償一個恒定的常數，將補償曲線上下平移來達到校準目的。定值校準的公式為：實際體溫ΔT表示定值校準常數，可以通過測量用戶實際體溫與擬合實際體溫T₀的差值來學習得到。

人機交互模塊3提供人機交互接口，用于用戶發送控制指令，包括體溫測量指令、查詢指令，并向用戶反饋體溫數據。本實施例中，人機交互模塊包括四個按鍵以及OLED顯示屏，四個按鍵分別是電源開關按鍵、確定/進入按鍵、取消/退出按鍵和多功能按鍵，其中多功能按鍵可以針對不同的主菜單模式提供不同的功能，例如本實施例中在主菜單模式時對應上翻/下翻功能，在子菜單參數設置模式時對應數據修改功能，菜單中的指令根據實際需要進行設置。OLED顯示屏用于展示可用于人機交互的功能，包括測量完成提示音的開關、時間設置以及溫度顯示等。

存儲模塊4用于存儲測得的體溫數據。一般來說在存儲體溫數據時，會存儲其對應的時間信息，以便用戶查詢。在本實施例中，主控模塊2采用IIC方式來對所述存儲模塊進行讀寫操作。

為了便于用戶使用，本實施例在體溫測量裝置中還配置一個無線通信模塊5，主控模塊2通過無線通信模塊5與上位機(例如手機等移動終端)進行通信，即從上位機接收指令發送給主控模塊2，并將主控模塊2反饋的體溫數據發送給上位機，同時還可以根據需要向主控模塊2設置周期性地主動上報體溫數據。

本發明佩戴式體溫測量腕帶的工作過程為：測溫開始前，用戶應處于測試環境中一段時間并不做劇烈運動。用戶佩戴好佩戴式體溫測量腕帶，瀏覽菜單并選擇開始測溫，手臂自然下垂并不接觸任何其他物體，溫度采集模塊1采集腕溫T₁和環境溫度T₂發送給主控模塊2，主控模塊2擬合校準得到實際體溫發送到人機交互模塊3，人機交互模塊3在接收到實際體溫后發出提示音提示用戶，顯示體溫數據反饋給用戶。

為了使佩戴式體溫測量腕帶獲取更加準確的體溫，本實施例還對溫度采集模塊的具體結構進行了設計。圖2是本實施例中溫度采集模塊的結構示意圖。如圖2所示，本實施例中溫度采集模塊除接觸式溫度傳感器11和紅外溫度傳感器12外，還包括導熱銀片13和搭載接觸式溫度傳感器11的PCB板14。導熱銀片13位于腕帶內側，與用戶手腕直接接觸，以加快熱傳遞的速度，從而減小測量時間。為了提高傳熱效果，本實施例中導熱銀片13采用雙層銀片，其中內側銀片為長條形，包裹橈動脈和尺動脈，外側銀片面積小于內側銀片，一面緊貼內側銀片，另一面與PCB板14焊接。PCB板14背面無縫焊接在導熱銀片13上，接觸式溫度傳感器11與PCB板14焊接的熱焊盤設置有導熱孔，在接觸式溫度傳感器11頂部設置有隔熱泡沫15。

在腕溫測量時，導熱銀片緊貼手腕皮膚，橈動脈與尺動脈從銀片底部流過，接觸式傳感器被隔熱泡沫包裹，測量時相當于處在一個穩定密閉的測溫環境中，使腕溫的測量不容易受外溫和風速干擾，使測量結果更為準確。

而對于紅外溫度傳感器12，將其采用鋁罐16包裹，采用固定軸17置于腕帶外側，不與手腕和其他模塊直接接觸，可以避免手腕和其他模塊溫度對環境溫度測量產生的干擾。

由于本發明配置了紅外溫度傳感器，因此除了體溫測量外，還可以實現單獨的額溫測量和環境溫度測量。因此在用戶指令還可以包括額溫測量指令和環境溫度測量指令；當溫度采集模塊1通過主控模塊2接收到額溫測量指令時，啟動紅外溫度傳感器進行測量，將測量得到的額溫通過主控模塊2反饋給人機交互模塊3；當溫度采集模塊1通過主控模塊2接收到環境溫度測量指令時，啟動紅外溫度傳感器進行測量，將測量得到的環境溫度通過主控模塊2反饋給人機交互模塊3。

為了使佩戴式體溫測量腕帶獲取更加準確的體溫，本發明還提供了一種佩戴式體溫測量方法。圖3是本發明佩戴式體溫測量腕帶的體溫測量方法的具體實施方式流程圖。如圖3所示，本發明佩戴式體溫測量腕帶的體溫測量方法的具體方法包括以下步驟：

S301：測量腕溫：

采用接觸式溫度傳感器測量得到用戶腕溫T₁。本實施例中，接觸式傳感器溫度采集使用SPI方式，先讀取預存的溫度計算多項式的系數值，再開啟ADC轉換器得到ADC，最后代入計算公式可得此次采集對應的溫度值。

由于只用一次采集的數據作為溫度采集值容易受到噪聲干擾帶來誤差，所以本發明在測量腕溫時使用了均值濾波的方式，即連續測量N次用戶腕溫后進行均值濾波，將均值濾波得到的溫度值作為最終腕溫T₁。又因為接觸式傳感器精度雖高但測量速度較慢，所以均值濾波采用的腕溫數量不宜過大，一般設置N的取值范圍為3≤N≤10。

S302：測量環境溫度：

采用紅外溫度傳感器測量得到環境溫度T₂。

與接觸式傳感器一樣，用一次采集的數據作為溫度采集值容易引起誤差，所以紅外式溫度采集也使用了濾波處理，考慮到紅外測量速度快，但準確度較低，更易受到干擾，所以本實施例中采用了中值濾波加均值濾波的方法：連續測量M次環境溫度后進行中值濾波，將中值濾波得到的環境溫度作為有效環境溫度，當有效環境溫度數量達到K時，對K個有效環境溫度進行均值濾波作為最終環境溫度T₂。一般來說，M的取值范圍為10≤M≤20，K的取值范圍為20≤M≤50。

S303：二次曲線擬合：

采用二次擬合曲線對腕溫進行校準，得到擬合實際體溫T₀，二次校準曲線的公式為：

T₀＝aT₂²+bT₂+c+T₁

其中，T₁表示腕溫，T₂表示環境溫度，a、b、c表示二次曲線系數，采用若干歷史數據學習得到。

將步驟S301和S302中得到的腕溫T₁和環境溫度T₂代入二次校準曲線的公式，計算得到擬合實際體溫T₀。

S304：定值校準：

對擬合實際體溫T₀進行定值校準，定值校準的公式為：實際體溫ΔT表示定值校準常數，可以通過測量用戶實際體溫與擬合實際體溫T₀的差值來學習得到。

根據佩戴式體溫測量腕帶的描述可知，本發明中的佩戴式體溫測量腕帶還可以將紅外溫度傳感器用于單獨測量額溫和單獨測量環境溫度，其方法與步驟302相同，只是測量額溫時，還需要將步驟S302得到的溫度進行校準。本實施例中紅外溫度傳感器采用MLX90614傳感器的醫學版本，其內部自帶環境溫度梯度校準，可以在測量時對額溫進行校準，其測得的額溫與腋溫差值相對恒定，所以只需要再進行一次定值校準即可。

盡管上面對本發明說明性的具體實施方式進行了描述，以便于本技術領域的技術人員理解本發明，但應該清楚，本發明不限于具體實施方式的范圍，對本技術領域的普通技術人員來講，只要各種變化在所附的權利要求限定和確定的本發明的精神和范圍內，這些變化是顯而易見的，一切利用本發明構思的發明創造均在保護之列。