一种测温系统以及可穿戴测温装置的制作方法

1.本实用新型涉及集成电路和智能穿戴式检测技术领域，具体涉及一种测温系统以及可穿戴测温装置。


背景技术：

2.体温检测是判断和发现新冠肺炎疑似病例的重要方法之一，手动测温不仅费时费力，而且也不能对个体进行实时检测，测温人员与被测试者频繁接触，也增大了疾病传播的风险，使用智能可穿戴测温装置能有效解决这一问题，但是大多数智能可穿戴测温装置需要外电源来供电，长时间使用之后需要更换供电电池，不仅增加了产品成本，而且废弃的电池还可能会造成环境污染；且采用太阳能直接供电，无电池供电的解决方案稳定性差。
3.除供电问题外，可穿戴设备直接与人体、空气接触，静电问题及其严重。瞬时高压冲击不仅会对发电芯片输出造成干扰，导致供电故障，严重时会对耦合电容甚至稳压器件产生损伤，仅靠芯片自身的静电保护结构和保护外壳难以保证产品可靠性。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了测温系统以及可穿戴测温装置，解决了无需外电源供电情况下的稳定供电问题，以及可穿戴设备在与人体接触的过程中带来的静电损伤问题；可穿戴测温装置还进一步解决了贴附过程中皮带表面出现汗渍的问题。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种测温系统，包括：供电模块、静电保护电路、温度检测模块和信号传输模块；温度检测模块用于检测体温并获得体温数据；
6.信号传输模块与温度检测模块连接，用于将所述体温数据传输至用户终端；供电模块分别与温度检测模块以及信号传输模块连接；静电保护电路与供电模块、信号传输模块以及温度检测模块连接；
7.所述供电模块包括温差发电芯片、电容、升压及监测芯片以及低压差线性稳压器；电容的一端与温差发电芯片连接，电容的另一端与升压及监测芯片输入端相连，升压及监测芯片输出端与低压差线性稳压器连接；
8.所述静电保护电路是tvs二极管阵列。
9.以上测温系统通过设置温差发电芯片解决无外电源供电情况下的稳定供电问题；通过增加静电保护电路和升压及监测电路解决静电损伤问题。
10.作为一种可选的实施方式，所述信号传输模块用于将温度检测模块所检测的体温数据无线传输至用户终端。
11.作为一种可选的实施方式，所述信号传输模块包括蓝牙模块、和/或zigbee 无线传输芯片、和/或wifi芯片。
12.作为一种可选的实施方式，所述温差发电芯片与所述电容之间设置有射频开关。
13.第一方面，本实用新型实施例提供了一种可穿戴测温装置，包括：外壳和连接带；
14.所述连接带用于将所述外壳固定于人体皮肤表面，所述外壳内安装有如前述第一
方面任一项所述的测温系统；
15.其中，供电模块中的温差发电芯片安装于外壳的底部，适于经外壳的底部与人体皮肤接触；温度检测模块镶嵌安装于外壳的底部内壁；信号传输模块固定连接于外壳的顶部内壁。
16.作为一种可选的实施方式，所述连接带包括与测温装置外壳两侧分别连接的第一连接带和第二连接带。
17.作为一种可选的实施方式，所述连接带包括保护层、防水层和粘合层；其中粘合层适于与人体皮肤贴合或黏合，所述防水层远离人体皮肤，所述保护层位于防水层与粘合层之间。
18.作为一种可选的实施方式，所述连接带上设置有透气孔，所述透气孔贯穿所述连接带。
19.作为一种可选的实施方式，所述透气孔的纵向截面为等腰梯形。
20.作为一种可选的实施方式，每个透气孔在防水层上表面的开口面积小于其在粘合层下表面的开口面积。
21.与现有技术相比，本实用新型提供的测温系统以及可穿戴测温装置，具备以下有益效果：
22.1、该测温系统以及可穿戴测温装置，通过将温差发电芯片与人体皮肤表面接触，利用人体的体表温度在36℃～37℃之间，若与所处的环境温度存在的一定的温差，则温差发电芯片开始进行发电以对温度传感器以及信号传输模块进行实时供电，实现不需要外部电池对温度检测模块以及信号传输模块供电。
23.2、静电保护电路可有效提高装置的静电保护能力，减小静电对装置内模块的损伤，提高产品使用寿命。升压及监测芯片可检测温差发电芯片的工作状态，并将输出电压稳定提升后，再由稳压器进行降压给cpu等后续电路系统提供稳定供电。
24.3、可穿戴测温装置通过连接带粘接在用户的皮肤表面，使用方便，而且体积很小，同时连接带上开设透气孔，以防止皮带表面出现汗渍的情况；尤其是通过将透气孔的纵向截面设置为等腰梯形状，进一步提高了散热面积，有效防止了在贴附过程中皮带表面出现汗渍的情况，保障了该装置贴附时的牢固性。
附图说明
25.图1为本实用新型提供的测温系统的框图；
26.图2为本实用新型提供的可穿戴测温装置的结构示意图；
27.图3为本实用新型提供的可穿戴测温装置的主视平面示意图；
28.图4为本实用新型提供的保护层的结构分布图；
29.图5为本实用新型提供的可穿戴测温装置内部封装侧视图；
30.图6为本实用新型提供的可穿戴测温装置内部封装俯视图；
31.图中：1-测温装置外壳、2-连接带、21-保护层、22-防水层、23-粘合层、24
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透气孔、3-供电模块、4-温度检测模块、5-信号传输模块、6-供电模块、61-温差发电芯片、62-电容、63-ldo、64-绝缘胶、66-铜铝合金盖板、67-管壳、68-无线传输芯片、69-体温传感芯片、70-升压及监测芯片、71-静电保护电路。
具体实施方式
32.以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
33.实施例一测温系统
34.请参阅图1，本实施例提供一种测温系统，包括供电模块、静电保护电路、信号传输模块以及温度检测模块。温度检测模块与信号传输模块连接，供电模块分别与温度检测模块以及信号传输模块连接。静电保护电路同时与供电模块、信号传输模块以及温度检测模块连接。
35.温度检测模块用于检测人体温度，并将检测结果发送给信号传输模块。温度检测模块具体可以采用温度传感器，本实施例中其主体构成采用接触式m601数字温度传感芯片，该温度传感芯片具有测温快、功耗低、一致性好、可编程配置灵活、寿命长等优点，且在28℃至43℃范围内的测温精度可达到
±
0.1℃。
36.信号传输模块用于将温度检测模块所检测的体温数据传输至用户终端。数据传输可以基于蓝牙或者zigbee技术。以基于蓝牙技术为例，信号传输模块主体可以采用一种集成蓝牙功能的pcba(printed circuit board assembly，印刷电路板装配)板。当然，若基于zigbee技术等其它传输数据技术，信号传输模块也可以采用其它形式。此类传输技术属于现有技术，不再一一赘述。
37.信号传输模块与用户终端建立通信连接，用于将由温度检测模块所检测的用户体表温度传输至用户终端，用户终端获取到实时体温数据，结合人体正常体温判断人体温度是否处于正常温度区间，比如是否处于36℃-37.5℃之间，当人体温度不在正常温度区间时，则发出提示，提醒用户体温异常；当人体温度处于对比温度区间时，用户终端将用户的体温上传至云端，方便医护人员对用户体温进行实时监控。此外，用户终端还可显示用户的体温。用户终端可以采用现有常见的产品形态，本实用新型对此不进行特别限定。
38.供电模块分别与温度检测模块以及信号传输模块连接，以实现分别对温度检测模块以及信号传输模块进行供电。供电模块具体包括温差发电芯片、电容、升压及监测芯片以及ldo(低压差线性稳压器)。电容的一端与温差发电芯片连接，电容的另一端与升压及监测芯片输入端相连，升压及监测芯片输出端与低压差线性稳压器连接。温差发电芯片根据赛贝克效应原理，采用独特的薄膜技术加工制造而成。在使用时，温差发电芯片直接或间接与人体皮肤接触，由于正常人体的体表温度通常在36℃-37℃之间，通常与所处的环境温度存在着一定的温差，温差发电芯片利用人体体表温度与所处的环境温度的温差进行发电，从而对温度检测模块以及信号传输模块进行实时供电，实现不需要外部电池对温度检测模块以及信号传输模块进行供电。
39.静电保护电路与供电模块的温差发电芯片、电容、升压及监测芯片、低压差线性稳压器分别连接。
40.具体而言，温差发电芯片与电容连接，电容的另一端与ldo连接。单纯的使用温差发电芯片来进行供电具有一定的局限性。这是由于人体体表的温度常常会发生变化，此外季节、环境等因素也将造成温差的剧烈变化，例如，人在行走或者跑步的情况下，芯片的发电效率则会由于气流的出现而提高，如此一来也很难保证温差发电芯片的稳定供电。
41.静电保护电路是阳极接低电位、阴极接待保护芯片的tvs(瞬态抑制)二极管阵列，tvs二极管体积小，便于集成；电荷释放速度快，势垒恢复快，是理想的静电保护器件，抗静电能力强，可满足便携式设备接触人体时对静电的防护要求。当静电作用于连接了静电保护电路的模块时，静电保护电路中tvs二极管的阴极在静电产生的高电压条件下pn结发生雪崩击穿，将电荷快速泄放，泄放后pn结再快速恢复，防止额外泄放电荷，这可减小可穿戴设备在与人体接触的过程中带来的静电损伤问题，防止损伤芯片模块；升压及监测芯片会监测温差发电芯片的电压，当电压值高于警戒值v1时，将电压抬升后输出给稳压器，保证稳压器安全工作；电压低于警戒值v1时输出报警型号给cpu；电压低于临界值v2时关断升压及检测电路，供电模块无输出电压，防止后续芯片低压运行产生错误。
42.本实施例提供的测温系统采用电容存储由温差发电芯片形成的电荷，经过升压及监测芯片升压后再通过ldo使得供电模块提供持续稳定的供电，同时每个芯片独立外接静电保护电路，减少静电对供电模块带来的损伤。
43.作为一种可选的实施方式，还可以在温差发电芯片与电容之间安装rf开关 (射频开关)，可以通过射频开关对供电模块进行开关控制，从而控制整个测温系统的运行工作。射频开关具体可以通过用户终端进行控制，例如，将智能手机作为用户终端，可采用安装在智能手机的app进行控制。
44.实施例二可穿戴测温装置
45.请参阅图2-图4，本实施例提供一种可穿戴测温装置，包括测温装置外壳1，其内安装有实施例一提供的测温系统。测温装置外壳1的两侧分别固定连接有两个有连接带2。测温装置外壳1内设置有供电模块3，同时供电模块3中的温差发电芯片安装于测温装置外壳1的底部，用于可穿戴测温装置被佩戴时经外壳与人体皮肤接触，适于当外壳的底部与人体皮肤接触时将热能从人体皮肤的一部分传递到所述温差发电芯片；测温装置外壳1的底部内壁上镶嵌有温度检测模块4，测温装置外壳1的顶部内壁上固定连接有信号传输模块5。由于温度检测模块4透过测温装置外壳1的底部内壁感测皮肤的温度，外壳1或外壳1 的底部一般选用导热性好的材料。
46.连接带2具体包括保护层21、防水层22、粘合层23。其中粘合层23用于与人体皮肤贴合或黏合，防水层22远离人体皮肤，保护层21位于防水层22 与粘合层23之间。保护层21包括两个聚氨酯薄膜层211与抗菌层212，抗菌层212设置在两个聚氨酯薄膜层211之间。抗菌层212中含有银离子抗菌剂，粘合层23的材质可以为医用粘合剂，防水层22可以由离型纸或离型膜组成。
47.进一步地，还可以在连接带2上设置透气孔24，透气孔24贯穿连接带 2，其纵向截面优选为等腰梯形。通过将透气孔24的截面设置为等腰梯形，提高了皮肤表面的散热，防止了在贴附过程中皮带表面出现汗渍的情况，保障了该装置贴附时的牢固性。透气孔24的数量具体可以根据连接带2的实际面积以及散热需求进行设置，不做特殊限定。本实用新型对透气孔24的横向截面形状不做特别限定，可以是圆形、多边形等，也可以是其它形状。
48.本实施例提供的可穿戴测温装置的内部封装结构如图5和图6所示，具体包括有温差发电芯片61、电容62、ldo63、绝缘胶64、铜铝合金层65、铜铝合金盖板66、管壳67、无线传输芯片68、体温传感芯片69、升压及监测芯片 70、静电保护电路71。其中无线传输芯片68、电容62、ldo63、升压及监测芯片70，静电保护电路71粘在管壳67上。无线传输芯片68的另一
面上粘有绝缘胶64，绝缘胶64上粘有温差发电芯片61和温度传感芯片69，最后通过铜铝合金盖板66进行封装。铜铝合金盖板66使人体皮肤与体温传感芯片69 和温差发电芯片61有很好的导热率。
49.本实施例提供的可穿戴测温装置工作原理如下：
50.当使用测温系统以及可穿戴测温装置时，利用温差发电芯片进行发电，从而对温度传感器以及信号传输模块进行实时供电，温度传感器所检测的用户体表温度由信号传输模块传输至用户终端app内，用户终端app获取到实时体温数据，结合人体正常体温判断人体温度是否处于正常温度区间，比如是否处于36℃
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37.5℃之间，当人体温度不在正常温度区间时，则发出提示，提醒用户体温异常；当人体温度处于对比温度区间时，由用户终端app显示用户的体温，同时将用户的体温实时上传至云端，方便了医护人员对每一个用户的体温进行实时检查。
51.值得说明的是，本领域技术人员应当理解，以上所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。本实用新型的说明书中采用的“第一”、“第二”等描述方式是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于本领域技术人员而言，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。