一种兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统技术方案

本发明专利技术涉及一种兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，属于电子医疗器械领域，包括无线耳机、耳温计，所述无线耳机为骨传导方式，所述耳温计连接在无线耳机的USB接口并可热插拔，佩戴时所述无线耳机佩戴在耳朵外部，所述耳温计塞入耳道，耳温计的测温结果通过无线耳机传输至智能终端；还通过智能终端连接云平台记录数据并进行异常提问提醒。本发明专利技术可有效解决非居家且需要重点跟踪人员的体温实时测量和监控的技术难题。相比于常用的耳温枪、额温枪、皮肤体温计等手动式体温测量装置，本发明专利技术可以实现自动的、连续的、实时的测量，同时还可以把测量结果实时传输到云端，便于云端的实时分析和监控。

【技术实现步骤摘要】
一种兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统
本专利技术属于电子医疗器械领域，涉及一种兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统。
技术介绍
目前测量体温的产品虽然很多，但这些产品往往需要手工操作才能获得准确的体温，如水银温度计、电子体温计、体温枪、耳温枪等。显然，用此类产品实现持续的体温测量，将会给被测人员带来极大的不便，甚至影响被测人的正常工作和生活。一些大型的红外测温仪可以对经过的人员自动测试体温，但这些设备体积大，价格昂贵，不适合个人随身携带。也有一些产品将温度传感器贴在皮肤表面，通过蓝牙方式将测量结果传递给手机，以实现实时监控。但皮肤表面温度变化较大，难以准确反映人体体内的温度，一般不作为医学上的体温依据。因此，用这种方式针对大量人员实时监测体温，存在误判和误警的可能。另外，这种贴在皮肤表面的传感器，需要不断充电和更换贴胶，使用较为不便，且增加了成本。根据医学研究，耳膜温度比腋下、口腔和皮肤处的温度更能准确代表人体体温。为此，一些专利技术(CN201520373418.7、CN201721827963.4、CN201910330102.2、201720743532.2)提出将温度传感器集成到耳机本体内，在使用者听音的同时完成体温测量。但实际上，这种方式很难兼顾音质和体温测量的要求。这是因为，要准确测量耳膜温度，需要将温度传感器紧靠耳膜，或者不靠近耳膜但通过导波管将耳膜温度传递到温度传感器。如果将温度传感器放置在耳塞末端，对非入耳式耳机而言，温度传感器距离耳膜太远，对入耳式耳机而言，由于耳道很狭窄，耳塞末端的温度传感器将遮挡声波的传递，严重影响音质。如果将温度传感器放置在耳道外部，则需要导热管进行传递，该导波管同样会遮挡声波传递，影响音质。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于利用骨传导耳机设计一种兼具无线耳机、实时耳温监测和实时健康预警功能的设计方案。本专利技术将耳温计作为无线耳机的配件使用，方便佩戴和摘取，也使得使用者可通同时感知耳机中的声音和环境声音。本专利技术还可以将所测数据通过智能手机或智能手环上传到云平台，有利于政府部门借助云平台进行大数据分析和研判。此外，云平台还可以将研判结果形成预警信息发送至检测对象的无线耳机，及时告警或做有序引导。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供一种兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，包括无线耳机、耳温计，所述无线耳机为骨传导方式，所述耳温计连接在无线耳机内侧，佩戴时所述无线耳机佩戴在耳朵外部，所述耳温计塞入耳道，耳温计的测温结果通过无线耳机传输至智能终端。进一步，所述无线耳机包括外壳，所述外壳内设有单片机、骨传导送话筒、无线传输模块、USB插座、充电电路以及电池，所述单片机分别连接骨传导送话筒、无线传输模块和USB插座，所述USB插座依次连接充电电路和电池，所述USB插座用于在连接外部电源适配器时，通过充电电路为电池充电；在连接上位机时，作为单片机的参数配置或固件升级接口；在装置正常工作时，作为与耳温计数据线相连的通信接口。进一步，所述耳温计包括数字温度传感器、数据线和USB插头，所述数字温度传感器的测量结果以数字编码形式输出，数据接口为I2C或SMBUS。进一步，所述USB插座和USB插头均包括4个引脚：电源引脚、D-引脚、D+引脚和接地引脚，并对应连接。进一步，所述数字温度传感器包括4个引脚，分别是电源引脚VDD、时钟引脚SCL、数据引脚SDA和接地引脚GND；所述数字温度传感器与USB插头的引脚连接关系为：：数字温度传感器的VDD引脚接USB插头电源引脚，数字温度传感器的SCL引脚接USB插头D-引脚，数字温度传感器的SDA引脚接USB插头D+引脚，数字温度传感器的GND引脚接USB插头接地引脚；所述数字温度传感器的SCL引脚通过第一电阻连接VDD引脚，所述SDA引脚通过第二电阻连接VDD引脚。进一步，所述单片机包括ADC数模转换模块、USBdevice模块和至少3个通用端口，USB插座的电源引脚与第三电阻和二极管的负极相连，所述二极管的正极与所述电池的正极相连，所述二极管的正极也与电容的一个电极相连，电容的另一个电极接地，第四电阻的一端与第三电阻连接，另一端接地；第三电阻和第四电阻的公共连接端连接至单片机的输入端口，所述输入端口与单片机内部的ADC数模转换模块连接，USB插座的D-引脚连接USBDevice模块的D-引脚，USB插座的D+引脚连接USBDevice模块的D+引脚，USB插座的接地引脚接地，同时，USB插座的引脚D-还连接单片机的第一通用引脚，USB插座的D+引脚还连接单片机的第二通用引脚，D-引脚通过第五电阻接地，D+引脚通过第六电阻与单片机的第三通用端口相连。进一步，所述第一电阻和第二电阻为数字温度计输出接口的上拉电阻，取值在kΩ量级，典型值为4.7kΩ；电池的正极电压表示为V1，取值2.6～4.2V，电源引脚的电压表示为V2，输入端口的输入电压表示为V3，二极管的正向导通压降表示为Vd，电容为电池电压的滤波电容，为0.1μF～10μF，二极管的作用是阻挡V2反向为V1充电，Vd的典型值为0.7V；第三电阻和第四电阻的取值在kΩ数量级，第三电阻R3和第四电阻R4的关系满足：Vrn<5*R4/(R3+R4)<Vrp，其中Vrp和Vrn分别为ADC的高参考电平和低参考电平，较优取值条件为5*R4/(R3+R4)＝(Vrn+Vrp)/2。第五电阻取值远大于第一电阻，典型值为47kΩ，第六电阻的取值为1.5kΩ。进一步，还包括云平台，智能终端通过互联网、移动通信网络与云平台无线通信，传输温度数据。进一步，设阈值电压Vt＝4*R4/(R3+R4)，操作方法包括以下步骤：Step1：利用单片机的内置ADC检测输入端口的输入电压V3；Step2：判断V3和Vt的关系，当USB插座没有线插入，或插入的是耳温计数据线时，USB插座电源引脚没有驱动电压，此时二极管正向导通，所以V2＝V1-Vd，知V3＝V2*R4/(R3+R4)＝(V1-Vd)*R4/(R3+R4)<Vt，接下来执行Step3；当插入的是充电线或USB数据线时，USB插座电源引脚的电压为4.5V以上，此时二极管反向截止，求得V3>4.5*R4/(R3+R4)>VT，接下来执行Step5；Step3：禁用USBDevice模块，配置第一通用引脚和第三通用引脚为输入模式，如果第一通用引脚的输入电平为低电压，则代表USB插座没有线插入，此时停止读取耳温计数据的相关程序，整个装置只作为无线耳机使用；如果第一通用引脚的输入电平为高电平，则代表插入USB插座的是耳温计数据线，接下来执行Step4；Step4：根据数字温度传感器的通信协议，配置第一通用引脚和第二通用引脚，以软件方式模拟I2C或SMBUS接口行为，从数字温度传感器中读出温度数据，该温度数据再进一步通过无线传输模块发送给智能终端，智能终端再进一步通过通信网络，将温度数据和时间、定位数据上传至云平台；在检测到体温数据过高或过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，其特征在于：包括无线耳机、耳温计，所述无线耳机为骨传导方式，所述耳温计连接在无线耳机的USB接口并可热插拔，佩戴时所述无线耳机佩戴在耳朵外部，所述耳温计塞入耳道，耳温计的测温结果通过无线耳机传输至智能终端。/n

【技术特征摘要】
1.一种兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，其特征在于：包括无线耳机、耳温计，所述无线耳机为骨传导方式，所述耳温计连接在无线耳机的USB接口并可热插拔，佩戴时所述无线耳机佩戴在耳朵外部，所述耳温计塞入耳道，耳温计的测温结果通过无线耳机传输至智能终端。


2.根据权利要求1所述的兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，其特征在于：所述无线耳机包括外壳，所述外壳内设有单片机、骨传导送话筒、无线传输模块、USB插座、充电电路以及电池，所述单片机分别连接骨传导送话筒、无线传输模块和USB插座，所述USB插座依次连接充电电路和电池，所述USB插座用于在连接外部电源适配器时，通过充电电路为电池充电；在连接上位机时，作为单片机的参数配置或固件升级接口；在装置正常工作时，作为与耳温计数据线相连的通信接口。


3.根据权利要求1所述的兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，其特征在于：所述耳温计包括数字温度传感器、数据线和USB插头，所述数字温度传感器的测量结果以数字编码形式输出，数据接口为I2C或SMBUS。


4.根据权利要求1所述的兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，其特征在于：所述USB插座和USB插头均包括4个引脚：电源引脚、D-引脚、D+引脚和接地引脚，并对应连接。


5.根据权利要求4所述的兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，其特征在于：所述数字温度传感器包括4个引脚，分别是电源引脚VDD、时钟引脚SCL、数据引脚SDA和接地引脚GND；所述数字温度传感器与USB插头的引脚连接关系为：数字温度传感器的VDD引脚接USB插头电源引脚，数字温度传感器的SCL引脚接USB插头D-引脚，数字温度传感器的SDA引脚接USB插头D+引脚，数字温度传感器的GND引脚接USB插头接地引脚；所述数字温度传感器的SCL引脚通过第一电阻连接VDD引脚，所述SDA引脚通过第二电阻连接VDD引脚。


6.根据权利要求5所述的兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，其特征在于：所述单片机包括ADC数模转换模块、USBdevice模块和至少3个通用端口，USB插座的电源引脚与第三电阻和二极管的负极相连，所述二极管的正极与所述电池的正极相连，所述二极管的正极也与电容的一个电极相连，电容的另一个电极接地，第四电阻的一端与第三电阻连接，另一端接地；第三电阻和第四电阻的公共连接端连接至单片机的输入端口，所述输入端口与单片机内部的ADC数模转换模块连接，USB插座的D-引脚连接USBDevice模块的D-引脚，USB插座的D+引脚连接USBDevice模块的D+引脚，USB插座的接地引脚接地，同时，USB插座的引脚D-还连接单片机的第一通用引脚，USB插座的D+引脚还连接单片机的第二通用引脚，D-引脚通过第五电阻接地，D+引脚通过第六电阻与单片机的第三通用端口相连。


7.根据权利要求6所述的兼具实时耳温监测功能的无线耳机系统，其特征在于：所述第一电阻和第二电阻为数字温度计输出接口的上拉电阻，取值在kΩ量级；电池的正极电压表示为V1，取值2.6～4.2V，电源引脚的电压表示为V2，输入端口的输入电压表示为V3，二极管的正向导通压降表示为Vd，电容为电池电压的滤波电容，为0.1μF～10μF，二极管的作用是阻挡V2反向为V1充电；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红升，焦石，孟金，黄义，刘挺，任仪，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50