具有聯(lián)網(wǎng)功能的智能體溫計(jì)的設(shè)計(jì)

作者/黃仿元，貴州理工學(xué)院；陳飛，碧海社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心

具有聯(lián)網(wǎng)功能的智能體溫計(jì)的設(shè)計(jì)

作者/黃仿元，貴州理工學(xué)院；陳飛，碧海社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心

本文提出一種智能溫度測(cè)量系統(tǒng)，利用紅外線傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量，利用WiFi模塊將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)發(fā)送到醫(yī)院服務(wù)器。提高了溫度測(cè)量的效率和安全性，減少了醫(yī)護(hù)人員的重復(fù)勞動(dòng)，同時(shí)可以有效避免人員記錄溫度數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

紅外溫度傳感器；WiFi傳輸；智能測(cè)量

引言

體溫參數(shù)是反應(yīng)醫(yī)院中患者身體狀況的一項(xiàng)重要生理指標(biāo)，醫(yī)護(hù)人員需要每天數(shù)次定時(shí)測(cè)量住院病人的體溫，并進(jìn)行記錄。目前醫(yī)院主要采用的溫度測(cè)量設(shè)備是水銀溫度計(jì)，水銀溫度計(jì)的價(jià)格低廉，使用簡(jiǎn)單。但水銀溫度計(jì)采集體溫?cái)?shù)據(jù)具有以下缺點(diǎn)：測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)，一般需要測(cè)量時(shí)間達(dá)到5分鐘以上才能達(dá)到熱平衡狀態(tài)，故測(cè)量效率低；測(cè)量結(jié)果需要護(hù)士進(jìn)行人工讀數(shù)及記錄，若住院病人較多，數(shù)據(jù)難免出現(xiàn)誤差和錯(cuò)誤；如果操作不當(dāng)水銀溫度計(jì)存在破損的可能，破損后可能扎傷患者，并且泄漏的水銀會(huì)對(duì)人體造成危害，對(duì)環(huán)境造成污染。

本文設(shè)計(jì)的智能體溫測(cè)量系統(tǒng)采用非接觸式測(cè)量，避免的由消毒不當(dāng)造成的交叉?zhèn)魅镜目赡?，同時(shí)縮短了測(cè)量、記錄的時(shí)間，并且由于測(cè)量得到的溫度都是以數(shù)字方式存儲(chǔ)，有利于計(jì)算機(jī)對(duì)病人體溫變化情況進(jìn)行分析、處理，便于醫(yī)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)患者身體變化。

1.溫度測(cè)量模塊

本文采用紅外傳感器作為溫度測(cè)量原件，根據(jù)普朗克定律的紅外輻射遠(yuǎn)離進(jìn)行溫度測(cè)量，測(cè)量時(shí)不需接觸人體即可測(cè)出溫度，測(cè)量速度快，效率高，且衛(wèi)生方便。

本文采用MELESIX公司生產(chǎn)的MLX90616紅外溫度傳感器。該溫度傳感器具有尺寸小、成本較低，測(cè)量溫度范圍寬，測(cè)量精度高等特點(diǎn)。該溫度傳感器的測(cè)量范圍為：-40°C～85°C，測(cè)量分辨率為0.02°C，滿足中國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布的醫(yī)用電子體溫計(jì)的性能指標(biāo)和測(cè)試條件。

MLX90616采用TO-46封裝，具有SMBus兼容的數(shù)字接口，其四個(gè)引腳的作用如下。

表1 MLX90616引腳功能

圖1 MLX90616的SMBus連接

2.無(wú)線傳輸模塊

本設(shè)計(jì)的無(wú)線傳輸模塊選用的是USR-C215。該模塊是為實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一款低功耗802.11 b/g/n模塊，通過(guò)該模塊，可以實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量設(shè)備的WiFi連接，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳。

該模塊具有三種WiFi工作模式：STA（無(wú)線接入點(diǎn)）、AP（無(wú)線站點(diǎn)）、AP+STA（混合模式）。文本采用STA模式，將溫度數(shù)據(jù)通過(guò)USR-C215發(fā)送到服務(wù)器上。STA模式在同一局域網(wǎng)內(nèi)，可以接入多臺(tái)設(shè)備，支持多臺(tái)智能溫度測(cè)量系統(tǒng)同時(shí)工作。

3.顯示模塊

為便于醫(yī)護(hù)人員實(shí)時(shí)觀察測(cè)量到的溫度數(shù)據(jù)及對(duì)智能溫度測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行操作，本文選用彩色液晶屏作為顯示部分，可以方便的顯示中文，使溫度讀數(shù)更加方便；同時(shí)選用的顯示屏帶有觸摸功能，從而不用再單獨(dú)設(shè)置鍵盤，使操作更為簡(jiǎn)便。

本文選用一塊2.2寸，分辨率為220X176的液晶屏22DTP，該液晶屏采用串口通訊方式，該液晶屏引腳少，與單片機(jī)連接方便。該液晶屏的引腳僅4個(gè)，功能分別是：VCC：電源正極；GND：接地端；RX：串口屏的數(shù)據(jù)接收管腳；TX：串口屏的數(shù)據(jù)發(fā)送管腳。

4.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為總體的控制部分，單片機(jī)負(fù)責(zé)將紅外溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，然后通過(guò)WiFi模塊，將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的發(fā)送到服務(wù)器。在醫(yī)院中WiFi信號(hào)不好的地方，如無(wú)法連接網(wǎng)絡(luò)，可以將數(shù)據(jù)保持在系統(tǒng)中，待回到護(hù)士站時(shí)再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一上傳。本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

5.總結(jié)

本文中設(shè)計(jì)的智能溫度測(cè)量系統(tǒng)，利用紅外線測(cè)溫原理，提高了醫(yī)院中溫度測(cè)量的效率，減少了醫(yī)護(hù)人員的重復(fù)勞動(dòng)，避免了傳統(tǒng)水銀溫度計(jì)測(cè)量的弊端；設(shè)計(jì)中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊，利用WiFi網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)的將病人的溫度數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器，減少了傳統(tǒng)測(cè)溫方案中人員疏忽造成的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，同時(shí)數(shù)字化存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù)更便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)分析，從而能更快的得知患者的身體狀況。由于測(cè)溫原理不同，本設(shè)計(jì)測(cè)得的溫度可能與水銀溫度計(jì)不同，但其誤差很小，不影響醫(yī)學(xué)診斷。

＊ [1]鄧遲，可穿戴式電子體溫計(jì)研究與軟硬件設(shè)計(jì)[D].鄭州大學(xué)，2016

＊ [2]朱輝，無(wú)線傳輸體溫監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].杭州電子科技大學(xué)，2012

＊ [3]MLX90616—Datasheet—Melexis [Z]，2012

＊ [4]USR—C215 硬件設(shè)計(jì)手冊(cè)[Z]，2013

＊ [5]Usart GPU 使用手冊(cè)[Z]，2014