一、接觸式體溫測量的原理與影響因素

1. 體溫測量的價值與方法

體溫是人體健康的重要指征，醫(yī)學(xué)上的體溫值是指的人體內(nèi)部的核心溫度。體溫測量方法可分為侵入式與非侵入式兩大類，日常測溫主要是非侵入式為主，又可分為接觸式與非接觸式。非接觸式主要以紅外熱電堆原理的耳溫槍或額溫槍為主，通過算法補償將皮膚溫度轉(zhuǎn)換為體溫，具有測量速度快的優(yōu)點，但測量易受環(huán)境影響，精度有限。接觸式體溫測量傳統(tǒng)上以電子體溫計為主，一般通過腋下、口腔等方式測量，使用條件有一定限制。而可穿戴設(shè)備因為具有長期佩戴和與人體緊密接觸的兩個特點，雖然目前手臂或腕部的皮膚溫度還沒有嚴(yán)格準(zhǔn)確的模型和算法換算到核心溫度，但通過對皮膚溫度的長期監(jiān)測，可以提供相對精確的溫度變化，尤其是對于需要持續(xù)觀察體溫的特殊人群，通過該方式可以方便的實現(xiàn)實時體溫監(jiān)測、異常報警等功能。

2. 體表皮膚溫度與核心溫度關(guān)系

人體體溫模型醫(yī)學(xué)界研究較早，總體來說，直腸、腋下等部位有相對準(zhǔn)確的測量模型，且受環(huán)境影響較小。而皮膚溫度則易受環(huán)境濕度、風(fēng)速、服裝覆蓋、氣流等影響。其中，環(huán)境溫度是皮膚溫度的主要影響因素。下圖1說明了不同環(huán)境溫度下身體不同部位皮膚溫度與環(huán)境溫度關(guān)系。

圖1：不同環(huán)境溫度下測得的裸體者不同部位的皮膚溫度[Olesen，1982]

3. 不同材料導(dǎo)熱性能影響

對于接觸式測溫，需要關(guān)注導(dǎo)熱路徑、介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)以及無關(guān)熱源的熱隔離。為便于將皮膚溫度有效傳導(dǎo)到溫度傳感器，在導(dǎo)熱路徑上應(yīng)盡量選擇導(dǎo)熱系數(shù)較高的材料進行熱傳導(dǎo)。電子行業(yè)常用的材料熱導(dǎo)率如下表1：

表1：電子行業(yè)常用材料導(dǎo)熱系數(shù)

二、接觸式測溫應(yīng)用的結(jié)構(gòu)設(shè)計建議

1. 推薦的導(dǎo)熱路徑

對于可穿戴測溫應(yīng)用，理想情況下，需要測量皮膚溫度及環(huán)境溫度，并通過補償算法計算后得出較為準(zhǔn)確的等價腋下溫度，以手環(huán)或手表為例，典型的皮膚溫度的最優(yōu)化熱傳導(dǎo)路徑如下圖圖3所示：皮膚?不銹鋼?FPC柔板?溫度傳感器芯片。

圖3：最優(yōu)化皮膚溫度到溫度傳感器芯片的熱傳導(dǎo)路徑

2. 其他導(dǎo)熱路徑方案

對于因結(jié)構(gòu)限制或其他原因不能使用上述軟板導(dǎo)熱的情況，亦可考慮使用芯片塑封體傳熱方案。具體可參考如下圖4中所示方案。

圖4：芯片正面?zhèn)鳠峤Y(jié)構(gòu)建議

3. 溫度傳感器芯片正面與背面?zhèn)鳠犴憫?yīng)時間差異

通過對NST1001芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)及材料分析可知，通過基板傳熱的效果最佳，實測數(shù)據(jù)與此相吻合。通過腕部皮膚溫度測量可知，芯片背面達(dá)到體溫時間短4S左右。

芯片正面（封裝面）緊耦合貼合手腕，室溫19.75℃下，實測手腕溫度33.9375℃，補償后與腋窩體溫相符。

溫度達(dá)到63%的響應(yīng)時間為0.61S，達(dá)到體溫（99%）的時間為16.9S。

圖5：芯片正面導(dǎo)熱響應(yīng)時間

芯片背面（Pad面）通過FPC緊耦合貼合手腕，室溫23.5℃下，實測手腕溫度為33.0℃，補償后為36.48℃，與腋窩體溫相符。

溫度達(dá)到63%的響應(yīng)時間為0.44S，達(dá)到體溫（99%）的時間為12.73S。

圖6：芯片背面通過軟板導(dǎo)熱響應(yīng)時間

三、NST1001 FPC軟板參考設(shè)計

詳細(xì)內(nèi)容見附件，獲取解壓密碼請與銷售或技術(shù)支持工程師聯(lián)系

四、校準(zhǔn)標(biāo)定方案

詳細(xì)內(nèi)容見附件，獲取解壓密碼請與銷售或技術(shù)支持工程師聯(lián)系

相關(guān)附件

相關(guān)知識

醫(yī)療健康領(lǐng)域的黑馬——可穿戴體溫監(jiān)測設(shè)備
可穿戴健康監(jiān)測產(chǎn)品及其傳感器（一）
綜述：用于生理狀況和活動監(jiān)測的可穿戴傳感器
基于生物反饋技術(shù)的可穿戴式心電監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計
可穿戴設(shè)備健康監(jiān)測與診斷
醫(yī)用可穿戴生理參數(shù)監(jiān)測設(shè)備的計量技術(shù)
可穿戴設(shè)備在醫(yī)療健康監(jiān)測中的應(yīng)用研究
可穿戴設(shè)備在睡眠質(zhì)量監(jiān)測中的創(chuàng)新
基于生理監(jiān)測的可穿戴智能服裝應(yīng)用與展望
可穿戴設(shè)備：醫(yī)療監(jiān)測的未來發(fā)展與創(chuàng)新應(yīng)用

網(wǎng)址: 基于接觸式溫度傳感器的可穿戴設(shè)備體溫監(jiān)測方案應(yīng)用指南 http://m.u1s5d6.cn/newsview1543406.html