專利名稱：一種基于音頻接口通信的耳式體溫計及其通信方法
技術領域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療設備技術領域，具體涉及一種基于音頻接口通信的耳式體溫計及其通信方法。
背景技術：
計算機技術的迅猛發(fā)展，智能移動終端設備已經(jīng)開始普及，數(shù)字化、移動化的健康管理服務為人們的日常健康監(jiān)測提供一種便捷的方式，實現(xiàn)人們隨時隨地的個人健康管理。人體的體溫是鑒別人體健康狀況的重要參數(shù)，對該生理指標的監(jiān)控與測量可以更好的掌握人體自身的健康狀況，因此體溫計在生活中占有十分重要的地位。體溫計種類和測溫方式多種多用，其中紅外輻射式耳溫計(即耳式體溫計，簡稱耳溫計)憑借其快速、溫和、安全、準確等優(yōu)點被廣泛用于包括幼兒或嬰兒的體溫測量中。耳式體溫計通過將安裝有紅外線傳感器的探針插入耳中，可以在短時間內測定體溫，因此，對于測定容易哭泣、正在睡眠或者不能保持穩(wěn)定的幼兒或嬰兒等的體溫來說非常有效?，F(xiàn)有的耳式體溫計受到外型大小、成本、功耗等因素的限制，大都只提供體溫測量的單一功用，僅適用于家庭使用。由于無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、管理和通信等功能，因此還無法替代水銀體溫計在醫(yī)院廣泛使用。盡管目前無線遙測技術在醫(yī)療監(jiān)護領域得到長足的發(fā)展，現(xiàn)有技術已將無線收發(fā)模塊與電子測溫模塊相結合，實現(xiàn)將所測得的溫度數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到帶有無線接收模塊的接收器。但由于各種技術上的缺陷，此類產(chǎn)品至今為止還不適用于臨床使用。專利公開號為CN101371782A的中國專利公開了一種藍牙電子體溫計，其包括一個溫度傳感器、一個具有數(shù)據(jù)通信功能的體溫計專用芯片、一個液晶屏和一個無線通信模塊，無線通信模塊由一個 微控制器、一個藍牙模塊和一個天線組成；該體溫計應用于臨床，能夠實現(xiàn)體溫數(shù)據(jù)的傳輸以及存儲。盡管極少一些這樣的耳溫計具備了溫度數(shù)據(jù)的傳輸、存儲以及語音播報等特點，但其成本卻幾倍于傳統(tǒng)耳溫計；同時，通信方式的選取也是一個重點考量的問題。目前，藍牙、W1-Fi (wireless fidelity,無線相容性認證)、USB (Universal Serial BUS,通用串行總線)等通信連接方式均可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸，但這幾種通信方式在耳溫計設計中也面臨功耗、成本等的問題。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術所存在的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于音頻接口通信的耳式體溫計及其通信方法，功耗低，成本小。一種基于音頻接口通信的耳式體溫計，包括殼體，所述的殼體上設有紅外耳溫探頭，殼體內設有電源管理單元、主控處理單元和驅動單元；驅動單元和紅外耳溫探頭均與主控處理單元相連，所述的主控處理單元連接有音頻通信單元；其中:所述的電源管理單元用于為紅外耳溫探頭和主控處理單元提供工作電壓；
所述的紅外耳溫探頭用于探測用戶的耳溫，并生成溫度信號后將該信號傳送給主控處理單元；所述的主控處理單元用于將所述的溫度信號轉換為編碼信號，并通過音頻通信單元將編碼信號傳輸給上位系統(tǒng)(如PC機、智能手機或平板電腦等)；所述的驅動單元用于通過主控處理單元驅動紅外耳溫探頭。優(yōu)選地，所述的殼體表面安裝有顯示單元，顯示單元與主控處理單元相連，所述的顯示單元通過主控處理單元接收溫度信號并對該信號進行數(shù)字顯示；方便用戶觀測自己的體溫。優(yōu)選地，所述的主控處理單元內加載有以下功能模塊:信號轉換模塊，用于將所述的溫度信號轉換為二進制數(shù)據(jù)；編碼模塊，用于對所述的二進制數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼，生成曼徹斯特編碼信號;解碼模塊，用于接收上位系統(tǒng)發(fā)送的關于控制信息的編碼信號，并將其解析成控制信息，進而根據(jù)該控制信息驅動紅外耳溫探頭。該數(shù)據(jù)編碼方式能夠解決消除長串的O或I所帶來的解碼難題。優(yōu)選地，所述的電源管理單元連接有電壓檢測單元，所述的電壓檢測單元用于檢測電源管理單元輸出的工作電壓；所述的殼體表面設有低壓指示燈，所述的低壓指示燈與電壓檢測單元相連，當電源管理單元輸出的工作電壓小于一預設值情況下，低壓指示燈點亮，以提示用戶對體溫計進行充電。優(yōu)選地，所述的電 源管理單元連接有自動關機單元，自動關機單元可使體溫計在長時間不工作的情況下，將體溫計的供電電源切斷，進入休眠狀態(tài)，降低功耗。所述的自動關機單元內設有一計時器，所述的計時器與主控處理單元連接，計時器設定有一定的時間間隔，當主控處理單元中沒有溫度信號超過該時間間隔，自動關機單元將自動將電源切斷，進入待機狀態(tài)，降低功耗。所述的主控處理單元采用MCU (微控制單元)。上述耳式體溫計的通信方法，包括如下步驟:(I)通過音頻通信單元接收上位系統(tǒng)發(fā)送的關于控制信息的編碼信號，利用主控處理單元將該編碼信號解析成控制信息，進而根據(jù)所述的控制信息驅動紅外耳溫探頭；所述的控制信息包括控制指令及其控制數(shù)據(jù)；(2)紅外耳溫探頭啟動后探測用戶的耳溫，并生成溫度信號后將該信號傳送給主控處理單元；(3)主控處理單元將所述的溫度信號轉換為二進制數(shù)據(jù)，并對所述的二進制數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼，生成曼徹斯特編碼信號；(4)通過音頻通信單元將所述的曼徹斯特編碼信號傳輸給上位系統(tǒng)。本發(fā)明耳式體溫計通過音頻通信接口與上位機(如智能手機)的直接連接實現(xiàn)了雙向通信，使得智能手機可以方便快捷地控制人體體溫的測量，而不再拘泥于傳統(tǒng)的人體體溫測量方式。本發(fā)明充分利用了智能手機大容量存儲能力和強大功能等優(yōu)良資源，人們不僅可以通過智能手機隨時隨地實現(xiàn)體溫的測量，還可以對歷史的體溫進行存儲從而達到長期健康管理的目的。
本發(fā)明基于音頻通信接口的體溫測量由于對體溫的測量控制、溫度顯示、數(shù)據(jù)存儲及分析等均可在智能手機上完成，使得耳式體溫計更加小型化輕型化，實現(xiàn)耳式體溫計低成本低功耗。同時本發(fā)明體溫計的通信方法采用曼徹斯特編碼二進制數(shù)據(jù)，解決了一長串的“O”或“I”的解碼難題。


圖1為本發(fā)明體溫計的結構示意圖。圖2為本發(fā)明體溫計與手機終端的通信示意圖。圖3(a)為基于正弦波的曼徹斯特編碼信號的波形示意圖。圖3(b)為基于方波的曼徹斯特編碼信號的波形示意圖。圖4為音頻通信單元對幀邊界檢測的狀態(tài)機示意圖。
具體實施例方式為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明的技術方案及其通信方法進行詳細說明。如圖1所示，一種基于音頻接口通信的耳式體溫計，包括殼體，殼體上設有紅外耳溫探頭，殼體內設有電源管理單元、主控處理單元、電壓檢測模塊、音頻通信單元、自動關機模塊和驅動單元；殼體表面設有開關按鈕、低壓指示燈和顯示單元；其中:電源管理單元用于為紅外耳溫探頭和主控處理單元提供工作電壓；本實施方式中，電源管理單元采用蓄電池。紅外耳溫探頭與 主控處理單元相連，其用于探測用戶的耳溫，并生成溫度信號后將該信號傳送給主控處理單元；本實施方式中，紅外耳溫探頭采用型號為0S-136 (美國OMEGA)的紅外測溫探頭。驅動單元與主控處理單元和開關按鈕相連，其用于通過主控處理單元驅動紅外耳溫探頭開啟或關閉，用戶可通過開關按鈕啟動體溫計。電壓檢測單元與電源管理單元和低壓指示燈相連，其用于檢測電源管理單元輸出的工作電壓，當電源管理單元輸出的工作電壓小于一預設值情況下，低壓指示燈點亮，以提示用戶對體溫計進行充電。自動關機單元與電源管理單元和主控處理單元相連，其可以使體溫計在長時間不工作的情況下，將體溫計的供電電源切斷，進入休眠狀態(tài)，降低功耗；本實施方式中，自動關機單元內設有一計時器，計時器與主控處理單元連接，計時器設定有一定的時間間隔(10s)，當主控處理單元中沒有溫度信號超過該時間間隔，自動關機單元將自動將電源切斷，進入待機狀態(tài)，降低功耗。顯示單元與主控處理單元相連，其通過主控處理單元接收溫度信號并對該信號進行數(shù)字顯示。音頻通信單元與主控處理單元相連，主控處理單元將紅外耳溫探頭提供的溫度信號轉換為編碼信號，并通過音頻通信單元將編碼信號傳輸給智能手機；本實施方式中，音頻通信單元采用3.5mm的智能手機通用音頻接口，主控處理單元采用型號為MSP430 (美國德州儀器)的微控芯片；MCU內加載有信號轉換模塊、編碼模塊和解碼模塊；其中:
信號轉換模塊用于將紅外耳溫探頭提供的溫度信號轉換為二進制數(shù)據(jù)；編碼模塊用于對二進制數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼，生成曼徹斯特編碼信號；解碼模塊用于接收上位系統(tǒng)發(fā)送的關于控制信息的編碼信號，并將其解析成控制信息，進而根據(jù)該控制信息驅動紅外耳溫探頭。本實施方式中，使智能手機終端通過音頻線與耳式體溫計連接；如圖2所示，耳式體溫計與智能手機終端之間的通信方法如下:(I)智能手機終端對用戶輸入的控制信息進行預處理，將其轉化成二進制數(shù)據(jù)并對其進行曼徹斯特編碼，進而通過終端的音頻通信模塊將關于控制信息的編碼信號發(fā)送給耳式體溫計；曼徹斯特編碼的具體實現(xiàn)方式為:將二進制數(shù)據(jù)中的“I”用“10”(即下降沿)表示；將二進制數(shù)據(jù)中的“O”用“01”(即上升沿)表示；編碼信號可以用正弦信號或方波信號表示，分別如圖3(a)和(b)所示；音頻通信模塊通過音頻線向耳式體溫計發(fā)送編碼數(shù)據(jù)，傳輸通過I/O接口實現(xiàn)，自定義的數(shù)據(jù)幀格式如表I所示:表I
權利要求
1.一種基于音頻接口通信的耳式體溫計，包括殼體，所述的殼體上設有紅外耳溫探頭，殼體內設有電源管理單元、主控處理單元和驅動單元；驅動單元和紅外耳溫探頭均與主控處理單元相連；其特征在于:所述的主控處理單元連接有音頻通信單元；其中: 所述的電源管理單元用于為紅外耳溫探頭和主控處理單元提供工作電壓； 所述的紅外耳溫探頭用于探測用戶的耳溫，并生成溫度信號后將該信號傳送給主控處理單元； 所述的主控處理單元用于將所述的溫度信號轉換為編碼信號，并通過音頻通信單元將編碼信號傳輸給上位系統(tǒng)； 所述的驅動單元用于通過主控處理單元驅動紅外耳溫探頭。
2.根據(jù)權利要求1所述的耳式體溫計，其特征在于:所述的殼體表面安裝有顯示單元，顯示單元與主控處理單元相連，所述的顯示單元通過主控處理單元接收溫度信號并對該信號進行數(shù)字顯示。
3.根據(jù)權利要求1所述的耳式體溫計，其特征在于:所述的主控處理單元內加載有以下功能模塊: 信號轉換模塊，用于將所述的溫度信號轉換為二進制數(shù)據(jù)； 編碼模塊，用于對所述的二進制數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼，生成曼徹斯特編碼信號； 解碼模塊，用于接收上位系統(tǒng)發(fā)送的關于控制信息的編碼信號，并將其解析成控制信息，進而根據(jù)該控制信息驅動紅外耳溫探頭。
4.根據(jù)權利要求1所述的耳式體溫計，其特征在于:所述的電源管理單元連接有電壓檢測單元，所述的電壓檢測 單元用于檢測電源管理單元輸出的工作電壓。
5.根據(jù)權利要求4所述的耳式體溫計，其特征在于:所述的殼體表面設有低壓指示燈，所述的低壓指示燈與電壓檢測單元相連，當電源管理單元輸出的工作電壓小于一預設值情況下，低壓指示燈點亮。
6.根據(jù)權利要求1所述的耳式體溫計，其特征在于:所述的電源管理單元連接有自動關機單元。
7.根據(jù)權利要求6所述的耳式體溫計，其特征在于:所述的自動關機單元內設有一計時器，所述的計時器與主控處理單元連接。
8.根據(jù)權利要求1所述的耳式體溫計，其特征在于:所述的主控處理單元采用MCU。
9.一種如權利要求1 8任一權利要求所述的耳式體溫計的通信方法，包括如下步驟: (1)通過音頻通信單元接收上位系統(tǒng)發(fā)送的關于控制信息的編碼信號，利用主控處理單元將該編碼信號解析成控制信息，進而根據(jù)所述的控制信息驅動紅外耳溫探頭； (2)紅外耳溫探頭啟動后探測用戶的耳溫，并生成溫度信號后將該信號傳送給主控處理單元； (3)主控處理單元將所述的溫度信號轉換為二進制數(shù)據(jù)，并對所述的二進制數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼，生成曼徹斯特編碼信號； (4)通過音頻通信單元將所述的曼徹斯特編碼信號傳輸給上位系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于音頻接口通信的耳式體溫計，包括殼體，殼體上設有紅外耳溫探頭，殼體內設有電源管理單元、主控處理單元和驅動單元；主控處理單元連接有音頻通信單元；主控處理單元內加載有信號轉換模塊、編碼模塊和解碼模塊。本發(fā)明基于音頻通信接口的體溫測量由于對體溫的測量控制、溫度顯示、數(shù)據(jù)存儲及分析等均可在智能手機上完成，使得耳式體溫計更加小型化輕型化，實現(xiàn)耳式體溫計低成本低功耗。本發(fā)明還公開了上述耳式體溫計的通信方法，其采用曼徹斯特編碼二進制數(shù)據(jù)流，解決了一長串的“0”或“1”的解碼難題。
文檔編號A61B5/01GK103222858SQ20131012078
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權日2013年4月9日
發(fā)明者邵棟, 姚劍, 馮凱, 何挺挺, 黃海, 姚志邦, 樊小剛 申請人:浙江銘眾生物醫(yī)學創(chuàng)業(yè)投資有限公司, 浙江銘眾生物醫(yī)用材料與器械研究院