【導讀】可穿戴溫度貼片是患者體溫監(jiān)測系統(tǒng)中的新興發(fā)展趨勢。在設計這些用于臨床環(huán)境的貼片時，最大的障礙之一是滿足嚴格的準確性要求。
美國測試與材料學會（ASTM）規(guī)定了患者電子體溫計的精度要求，如表1所示。在最嚴格的范圍內(nèi)，這些標準允許的最大誤差為±0.1℃，以確保精確測量患者體溫。
表1：ASTM E1112-00（2016）溫度精度要求
除了選擇精確的溫度傳感器之外，在臨床溫度探頭或可穿戴溫度貼片中實現(xiàn)真正±0.1℃的準確性可能具有挑戰(zhàn)性，原因如下:
低功耗：以此精度水平，即使是微瓦（µW）量級的瞬態(tài)功耗也足以加熱超出ASTM E1112要求范圍的傳感元件。
散熱設計：作為設計師，即使您已校準并驗證系統(tǒng)的整體精度，仍然可能由外部環(huán)境因素影響傳感器或測量結(jié)果，例如物理震動或壓力變化，從而使熱路徑由于失去與皮膚的接觸而使得傳導性降低，從而導致精度降低。
在本篇文章中，我將討論可穿戴溫度檢測系統(tǒng)框圖。
參考系統(tǒng)框架圖
圖1：可穿戴溫度貼片的參考系統(tǒng)框圖
在多數(shù)情況下，一次性溫度貼片系統(tǒng)由紐扣電池、連接的MCU和溫度傳感器組成。但是，在可充電轉(zhuǎn)化中，系統(tǒng)還包括一個電池充電器，如圖1所示?？纱┐魇劫N片的電池具有可彎曲性，這樣貼片就可以緊緊貼著患者的皮膚。
設計的主要挑戰(zhàn)之一是要確保高測量精度，同時又要保持使患者感到舒適的較小外形。使用高度集成的器件可實現(xiàn)纖薄的溫度貼片輪廓，從而提高患者舒適度。為了滿足關(guān)鍵要求，系統(tǒng)中的重要設備可以選擇TMP117、CC2640R2F和BQ21061（用于可充電型號），其說明如下所示。
TMP117是一款高精度數(shù)字溫度傳感器。它旨在滿足ASTM E1112和ISO 80601對電子體溫計的要求。TMP117可在-20°C至50°C的溫度范圍內(nèi)無需校準即可提供16位溫度結(jié)果，分辨率為0.0078°C，精度高達±0.1°C。
SimpleLink™低功耗藍牙®CC2640R2F是一款兼容Bluetooth 4.2和Bluetooth 5低功耗應用的無線微控制器（MCU）。主動工作模式下射頻和MCU低電流及低功耗模式電流消耗可為能量收集應用或需要小型電池的應用提供良好的使用壽命。CC2640R2F還集成了DC/DC轉(zhuǎn)換器，以簡化電池供電設計。
BQ21061是一款高集成的電池充電管理集成IC，可應用在最常見的可穿戴、便攜式和小型醫(yī)療設備用于系統(tǒng)電源的穩(wěn)壓輸出電壓軌、LDO以及按鈕控制器。該BQ21061 IC將線性充電器與PowerPath集成起來，可為小型電池快速精確地充電，同時為系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓。該按鈕式控制器有助于實現(xiàn)可穿戴貼片的運輸模式特點。
在過去的文章《可穿戴溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設計理念》中，我們討論了如何選擇感測元件，包括熱敏電阻或集成電路溫度傳感器，以及在設計最小溫度時遇到的挑戰(zhàn)，如傳感器與病人的熱接觸、與其他熱源的隔離等等。這些都是可穿戴式溫度監(jiān)測系統(tǒng)的更重要的方面。
結(jié)論
患者體溫監(jiān)測器的醫(yī)療精度帶來了一些困難的熱量挑戰(zhàn)。使用正確的傳感器，您只需稍微了解如何利用系統(tǒng)的放置和布局即可克服這些困難。
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