介绍一套头戴式婴幼儿体温监测预警装置1）

吴倩倩，叶 夏，王文富

发热婴幼儿夜间体温监测是家长关注的重点问题，因婴幼儿无表达能力和自我行动能力，无法传达自身的健康状态和信息，家长需要时刻对其进行监护。现介绍一种轻便、耗能低、功能强、价格低廉的头戴式婴幼儿体温监测装置，它能够与智能手机进行对接，并通过智能手机进行实时温度记录、分析以及预警。

1 材料及研发

体温检测系统分为两大部分，分别是用于数据采集的硬件发带，以及处理数据并分析预警的手机软件。硬件装置设计：将一块50mm×25mm的超薄线路板植入一个定制、轻薄、可透气的发带中，通过线路板中集成的温度传感器、湿度传感器实时地检测婴幼儿的体温、发汗等一系列的身体指标，如图1。发带采用透气、有弹性、质地柔软、可调节的纯棉材料制作，可拆卸清洗；内置线路板包含温度传感器、湿度传感器、红外传感器、声音传感器、蓝牙模块以及一块可充电的500mAh微型锂电池，为装置中的线路板提供电量。手机软件目前仅开发了运行于Android系统上的APP，通过配对蓝牙协议接收发带传输的检测数据，存储、计算参数，表明患儿身体状态，同时给予监护人初步诊断建议。根据婴幼儿护理学原理，智能化地综合处理生理指标，并对警报机制分成大致3个等级：1级（轻度警报）；2级（中度警报）；3级（重度警报）。其中，轻度警报包括额头温度达到38℃、轻微出汗、环境声音超过40dB或婴幼儿体位发生改变（需检查发带是否正确佩戴）等情况；中度警报包括额头温度达到或趋势显示将要达到39℃、分泌汗液较多、环境声音超过50dB或婴幼儿体位发生突发性改变等情况；而当额头温度达到或趋势显示将要达到40℃、汗液分泌过多、环境声音超过60dB或婴幼儿体位改变频繁等情况时，将会触发重度警报。以上3级不同的警报被触发时，系统会自动辨别所发生的具体情况，以软件警报形式给予监护人警示与相应的处理对策。

2 使用方法

首先，用户可初始手机端的监测软件，填写婴幼儿的年龄（按月计算）、用药时间与计量等信息。而后与硬件进行蓝牙配对，即可完成手机端的设置与连接。监护人可将头戴式婴幼儿体温监测发带的内侧准确贴附在儿童的额头正中间，在侧面贴紧发带的两头，以把发带固定在儿童的头部，即可进行后续的一系列监测。在儿童头戴体温监测发带的过程中，发带中的线路板会每隔5s采集1次数据，而后通过蓝牙每隔1min向配对的智能手机发送1次数据，所测量的指标具有连续性，可预测患儿的状态，并在分析不同警戒线后通过手机进行不同程度的警报反应及相应的指导建议。

图1 头戴式婴幼儿体温监测预警发带示意图

3 临床测试结果

头戴婴幼儿体温监测预警装置已初步完成并投入临床实验。根据实验需求，选择了我校附属儿童医院中患有轻微高温、体温过低及反复发热的患儿50例。其中轻微高温20例，体温过低10例，由患儿的监护人在家使用1周；反复发热20例，使用周期为1个月。通过分析记录于网络云端的数据及相应监护人的使用反馈，得到以下结果。①从患儿体温变化及控制角度分析，根据30例试用期为1周的轻微高温和体温过低的患儿使用后的数据显示，不同时刻的体温都很好地控制在了2级预警线以内，83．3%的家长表示，在1级预警时根据建议很好地控制了体温的变化，尤其夜间（20：00至次日08：00）的额温在36．5℃～38．5℃波动；同时，试用周期为1个月的20例反复发热的患儿的数据显示，96．7%的家长表示，虽然仪器没有治疗作用，但能够很清晰地体现体温变化曲线，能够每天对比曲线的波动规律和变化，且试用期内没有出现超出2级预警线（中度警报）需要到医院救助的患儿。②从所采集数据连续性的角度分析，记录的数据点连贯性高达98%，通过患儿监护人的反馈可知，2%的数据中断可能由人为更换电源所致，即监测仪器没有因为脱落或佩戴不准确而导致数据偏差致患儿的生命危险。③从监护人夜间起床频率的角度分析，50例患儿的监护人在试用期间，都因不同次数的警报起床查看患儿病情，平均每个试用者起床次数为0．6次／天，约为4次／周，大大减少了监护人以往每晚醒来4次或5次的情况，患儿的监护人因监测仪器的配合使用，得到了安稳的睡眠，相比较人为对患儿实时监护而言，得到明显的夜间休息保证。

4 优点与缺点

4．1 优点 ①头戴式婴幼儿体温监测装置在国内外现有相似装置的基础上，体积更加轻便、材质更加舒适，在装置稳固性上也得到了一定的加强，能够检测是否佩戴准确，防止脱落带来的危险性；②借鉴了专业型的监护设备价格较为昂贵的缺点，本装置选择了价格低廉的材料，且设备在市场上也较为普及，且无辐射、无强电流，安全性可以保证［1］；③数据误差精确到0．1之内，实现了更短时间间隔的数据点采集，能够通过描绘数据曲线预测身体状态的变化趋势，提前警报，避免无法及时实施救助的危害；④监护过程中，为了保证硬件能长时间稳定的工作，要求传感器有很低的功耗，并且尽量采用小的系统复杂度以保证系统的稳定性［2，3］；⑤借助智能手机和网络数据云储存功能，实现了温度、湿度等一系列的大量检测数据的云储存及读取。

4．2 缺点 ①为使得电池尽可能小巧，续航时间尽可能长，需要将设备功耗降至最低，因此确保蓝牙通讯数据的正确显得至关重要，因此数据帧正确性和完整的校验在已有的较高的基础上，仍应进一步完善至百分百的准确率；②婴幼体温监测通常最为准确的方法应直接测量肛温，额温虽能一定程度上体现患儿的体温状况，但仍缺乏直观准确性；③事实上，本体温监测发带对于医学而言，还仅限于监测护理，没有治疗作用，无法直接使患儿体温降低，得到明显的治疗效果，但本体温监测发带在国内现有的婴幼儿监测护理领域仍然是一个不小的创新和突破。

［1］ 邢文姬，郭明儒，王兴，等．婴儿睡眠监护系统设计［J］．应用奇葩，2011，30（5）：102－108．

［2］ 林金朝，李国军，陈志勇，等．可穿戴式生命体征监护设备的研制［J］．传感技术学报，2009，22（5）：632－638．

［3］ 陈延慧，韩俊南，吴效明，等．基于GPRS的腕带式儿童健康实时监护模块的研究［J］．中国医学物理学杂志，2009，26（2）：1130－1143．