无线传输体温监测技术研究

甄子麟 孙华

摘要：该文从传统的有线监护设备现状进行调查，发现传统监护设备耗电量大，成本高，制约了被监护病患的活动场地，对长时间的连续监测也提出了挑战。而无线生命体征监测设备，旨在通过可穿戴式和无线传输，提升医疗救治的有效性和准确性。

关键词：无线传输;远程监控;体温监测

中图分类号：TP3         文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）23-0283-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 引言

目前的生命体征监测方法，主要是从患者的以下生理参数进行的，其中主要包括心率、血压、血氧饱和度、体温以及呼吸等。从监测的活动场景来看，大部分时候是患者躺在病床上，医生或护士按照设施实时记载的信息，反映患者的生理状态[1]。除此之外，有些患者有必要在运动过程中完成监测记录，由此，本文旨在对现有的无线生命体征监测技术中的体温检测进行研究。

2 温度传感监测技术

直到今天，在超过二十年智能温度传感器的发展历程中，集成电路式的温度传感器是在日新月异的无线传输技术革新下的产物。这种温度传感器的电路模块具备集成的存储器控制功能，拟合了温度传感器模块，数据转换模块等，部分先进设施还配置了中心控制功能，能够实现数据存储、开关控制[2]。从形式上看，温度传感器大致有三大类：一种是分立式、二是集成式，三是受软件控制的温度传感器。

分立式温度传感器，自身就是一套齐备的温感设施，它沿用老式的热敏电偶、热敏电阻、以及晶体管来设计，但分立式传感器占用面积大、分辨率很低、精度不易管控等不足之外，还需要对运行环境做设置、对电路的非线性失真、系统失调进行弥补[9]。从十九世纪八十年代开始，已开发出基于完全金属氧化物半导体晶体管CMOS-V的集成电路，这个类型的芯片中设计了温度传感装置和数据转换电路[1]，PN 节的感应数据推进，从而促使了CMOS类型的温度传感器的产生与发展。CMOS模型运用不同的电流输入作为检测信号，并能克服环境中的高频噪声信号，对长距离传输的信号做出檢测，且信号输出阻尼大[10-11]。

与离散传感器模型比较，集成式传感器的设施测量温度误差低，设备具备接收小阈值的温度信号，正常值范围内输出稳定，集成度高，设备体积减小，能够实现多次循环利用，除此之外，还能够在检测到温度的同时发送反馈信息以完成主动控制性能，其适用于集成了微控制处理器的传感器，因而，越来越被研究人员认同与使用[7]。

第三类，受到软件控制的温度传感器，是目前最具有研究价值的一个类别，该类传感器由体温测试设备、手机、充电器、手机软件等组成。用户通过客户端，就能够及时获取最新体温数据，或者用于收集测量者一段时间的温度数据。温度传感器的原理是经过：“温感信号-模拟信号-数字信号”三个过程完成信号转换，再进行传输，首先将手机的手感温度数据以电信号输出，再通过将模拟信号转换成电子设备能够辨认的数字信号，数字信号转换成有效的温度数据，所有数据上传到服务器，供用户、医生等查看。

该方法存在如下几点优势，如：传感器数据必须经过编译及修正程序，来对实际的输出误差进行自校验，对数据进行优化，对系统失调的误差完成填补，从而提高测量精度;该方法中通过连接外部显示设备，用户可以更直观地查看输出的数字数据，并形成具有更有效的用户体验措施的多功能温度检查模块，以提高设施的性价比[10]。

3 温度传感中的ZigBee 技术

温度传感器在受到感知设备硬件和便携设备软件发展的双重约束下，不断改进。感知设备硬件又受到终端采集点、信号传输、协调器、网络路由等环节约束。在软件的设计过程中，便携设备软件设计因素尤为重要，协调器负责建立网络，并以广播形式向邻近的ZigBee设备发送体温信号。其中Zigbee技术是基于IEEE802.15.4标准无线传输协议的。王长清等人基于ZigBee技术的体温监测系统的设计[4]，该系统指出能够ZigBee技术实现大规模、准确和实时的群体体温监测，同时还能够降低工作强度、提高医务人员工作效率[7]。ZigBee 具有灵活的工作频段，对MCU的资源要求低，数据传输安全可靠[3]，而且ZigBee的发射功率只有1mW ，功耗低，处于休眠模式的设备，模式处于低功耗待电方式，固定数量的干电池就使得单个节点工作时长达到半年至两年，有的会更长。该技术目前采用星状、网状、类似片状等拓扑结构，即通过主节点管理多个子节点，节点之间可以相互传输，节点之间的关联最多可以组成65，000个。目前，2.4GHz是我国ZigBee无线通信使用的主要频段，传输速率可达到250kb/s 的传输速率，网络结构灵活、容量高。此外，ZigBee无线通信频段的变换也不需要注册，可直接能使用，不同的 ZigBee 网络可在同一个区域共存，并且不会相互干扰。ZigBee 技术可以保证在嘈杂的无线环境中确保正常可靠的数据传输，从而提高无线温湿度监控系统的可靠性。随着技术的不断发展，温度传感器在许多领域，都有着广泛的应用，如生物医疗、温度监测等，但无线传输体温检测在标准化数据与技术上仍具有局限性。

4 总结与展望

总的来看，伴随着环境因素的影响、人们生活方式的改变、以及专业医疗服务能力的薄弱现状，使得疾病控制和治疗而变愈加严重。这将要求未来的医疗从医院诊疗向健康监护预防转变成为一种趋势。从医疗到日常监测的过渡的模式，促进了小型医疗监护设施的应用，这些监护设施更趋向于日常家庭使用，这就是我们通常说的便携式医疗设备。总的来说，日前的体温监控设备还需要改进和优化，如传感器微小化、集成化，传感器柔性化或可纺织性，基于人体正常活动下传感器信号采集的准确性等，在以后的研究当中应从这些方面入手，使得这个系统可以灵活的装配到各种人体监控设备里面，为被监控的病人带来良好的监控环境，提高救治水平，给现代医疗带来新的发展方向。

参考文献：

[1] 袁蒙，张辉，田伟.可穿戴体温监测设备的研究现状与发展趋势[J].合成纤维，2017，6.

[2] 缪竟鸿.基于RFID的可定位体温传感器芯片研究[D].天津工业大学，2017.

[3] 潘晓贝.基于ZigBee的温湿度无线采集系统设计[J].电子测试.2018，18（3）.

[4] 王长清，杨琳琳.基于ZigBee技术的体温监测系统的设计[J].河南师范大学学报（自然科学版） ，2014，1：3.

[5] 严妮妮，张辉，邓咏梅.可穿戴医疗监护服装研究现状与发展趋势[J].纺织学报，2015，36（6）：162.

[6] 郑英，李香菊，王迷迷，张立珍.基于NTC和ZigBee技术的病房病人体温监测系统设计[J].现代电子技术，2016，4：2.

[7] 侯小华，胡文东，顼红雨，王涛.基于ZigBee无线传感器网络技术的患者体温检测系统设计[J].医疗卫生装备，2010，2：1.

[8] 郭振华.无线连续体温监测系统在危重患者护理中的应用研究[D].中国人民解放军医学院，2014.

[9] 刘艳.医用电子体温监测系统[D].南京理工大学， 2012.

[10] 栾珊.基于市场需求的体温监测类智能服装的创新设计研究[D].北京服装学院，2017.

[11] 陶毅阳.可穿戴式体温监测设备的服务设计研究[D].浙江大学，2016.

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