CN109549635B - 人体体温动态在线测量方法及可穿戴设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人体体温动态在线测量方法及可穿戴设备，同时采集人体体表温度和体表温度测温点附近的环境温度，采用如下公式计算人体体温：体温=A*体表温度*体表温度+B*体表温度+C*(体表温度‑环境温度)‑D；其中，A、B、C、D为常数。本发明采用两点温度测量方法，根据大量人群的测量数据，提出实时的动态体温优化计算算法，有效弥补了单点室内测量体温的方法的局限，实现了体温的动态准确测量，可以准确反应人体在不同温度环境中的体温状况。

Description

人体体温动态在线测量方法及可穿戴设备
技术领域
本发明涉及人体体温监测领域，具体是一种人体体温动态在线测量方法及可穿戴设备。
背景技术
现有的人体体温的测量方法，无论是电子体温计或水银体温计，都是基于单点测量并根据普遍适用多数人群的差值补偿估算的方法，包括红外额头测量体温的方法。此类体温测量方法基本都要求被测人群处于室温状态下7到10分钟以上，才能降低室外温度环境对人体的影响，测量估算值才相对准确。
目前的体温测量方法，对被测试人群所处环境有一定要求，差值估算也是基于普遍适用的经验值估算方法，不能动态的准确测量和反应人体在不同温度环境中的体温状况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种人体体温动态在线测量方法及可穿戴设备，实现体温的动态准确测量，准确反应人体在不同温度环境中的体温状况。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种人体体温动态在线测量方法，同时采集人体体表温度及体表温度测温点附近的环境温度；采用包括但不限于如下公式计算人体体温：体温＝A*体表温度*体表温度+B*体表温度+C*(体表温度-环境温度)-D；其中，A、B、C、D为常数。
A＝-0.0252；B＝2.5814；C＝-0.01～-0.02；D＝16～24。
当测量的是人体额头、手腕、脚腕部位的温度时，D分别为20到24之间、18到22之间、16到20之间。
D值的确定方法为：在20～40℃环境温度下，采用标准体温计，通过对比实测标定得出。
相应地，本发明还提供了一种可穿戴设备，包括本体；所述本体贴人体皮肤的一侧固定有第一温度传感器；所述本体其余至少一侧固定有第二温度传感器；所述第一温度传感器、第二温度传感器均与MCU连接；所述MCU根据下式计算人体体温：体温＝A*体表温度*体表温度+B*体表温度+C*(体表温度-环境温度)-D；其中，A、B、C、D为常数。
本发明所述的测温点附近，是指第二温度传感器尽可能靠近第一温度传感器。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明采用界面两侧两点温度测量方法，根据大量人群的测量数据，提出实时的动态体温优化计算算法，有效弥补了单点室内体温测量方法的局限，实现了人在日常活动中运动空间内的体温的动态准确测量，可以准确反应人体在不同温度环境中的体温状况。
附图说明
图1为本发明头戴式多点补偿人体温度测量装置；
图2为本发明腕带式多点补偿人体温度测量装置。
具体实施方式
头戴或腕戴设备的两点温度传感器及结构如图1-2所示。
1.多点补偿温度传感器连接原理图
本发明硬件电路采用Nordic的nRF52系列低功耗蓝牙MCU，该MCU结合了一个64MHz、32位Cotex-M4F处理器和一个2.4GHz多协议无线电，具有-96dB RX灵敏度，以及512kB闪存和64kB RAM。
本发明采用的两个温度传感器型号为SON1421数字温度传感器，具有用户可编程的7位(2℃)至13位(0.03125℃)分辨率，并且带有可由用户编程设置的非易失性温度上、下限温度报警值。通讯接口采用Single-Line接口，仅需单个引脚即可进行通信。
2.头戴式多点体温测量装置；
两路数字温度传感器在本头戴式多点体温测量装置上的具体分布如图1所示。紧贴皮肤一侧为体表温度测量点，远离的一个为环境温度测量点。
3.腕带式多点体温测量装置；
两路数字温度传感器在本腕带式多点体温测量装置上的具体分布如图2所示。紧贴皮肤一侧为体表温度测量点，远离的一个为环境温度测量点。
4.多点测量的温度补偿体温算法；
本发明所描述的装置，通过采集人体体表温度和环境温度，建立了一个具体的人体典型体温计算算法公式如下：
体温＝-0.0252*体表温度*体表温度+2.5814*体表温度-0.0139*(体表温度-环境温度)-D；本实施例中，D＝22.2556(额头部位)。D的值可以在20—40℃环境温度下，通过对比实测标定得出。
体表温度一般变化范围在30度到40度，环境温度变化范围在-40度到50度范围。
体温算法公式为体表温度的一元二次方程的曲线拟合方程式，加上体表温度和环境温度差值的一元一次补偿计算式，以及针对额头和脚手腕部的补偿常量。
本发明是根据大量产品全天候实时使用获得的数据，经过数学模型验证优化系数而得到的实时体温和体表温度以及环境温度的关系式。给基于人体体温数据进行人体体征分析提供了实时动态准确的体温计算值，对于人体健康评估具有积极的意义。
本发明针对不同人员的一组测试数据误差如下表：
Figure GDA0001969403660000031
Figure GDA0001969403660000041
Figure GDA0001969403660000051
本组数据的体温测量平均误差为0.3455648。

Claims (5)

1.一种人体体温动态在线测量方法，其特征在于，同时利用两组数字温度传感器采集人体体表温度及体表温度测温点附近的环境温度；采用如下公式计算人体体温：体温=A*体表温度*体表温度+B*体表温度+C*(体表温度-环境温度)-D；其中，A、B、C、D为常数；
A=-0.0252；B=2.5814；C=-0.01～-0.02；D=16到24之间。
2.根据权利要求1所述的人体体温动态在线测量方法，其特征在于，当测量的是人体额头、手腕、脚腕部位的温度时，D分别为20到24之间、18到22之间、16到20之间。
3.根据权利要求1或2所述的人体体温动态在线测量方法，其特征在于，D值的确定方法为：在20～40℃环境温度下，采用标准体温计，通过对比实测标定得出。
4.一种可穿戴设备，包括本体；其特征在于，所述本体贴人体皮肤的一侧固定有第一温度传感器；所述本体其余至少一侧固定有第二温度传感器；所述第一温度传感器、第二温度传感器均与MCU连接；所述MCU根据下式计算人体体温：体温=A*体表温度*体表温度+B*体表温度+C*（体表温度-环境温度）-D；其中，A、B、C、D为常数；A=-0.0252；B=2.5814；C=-0.01～-0.02；D=16到24之间。
5.根据权利要求4所述的可穿戴设备，其特征在于，当测量的是人体额头、手腕、脚腕部位的温度时，D分别为20到24之间、18到22之间、16到20之间。
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