[FAQ] [参考译文] [常见问题解答] CC2640R2F：如何设计精确且高效散热的可穿戴温度监测系统？

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可穿戴温度贴片正在患者温度监测系统中出现。 设计这些贴片以用于临床环境的最大障碍之一是满足严格的精度要求。

美国材料与测试协会(ASTM)规定了电子患者温度计精度要求、如表1所示。 在最严格的范围内，这些标准允许±0.1oC 的最大误差，以确保准确测量病人的温度。   

表1：ASTM E1112-00 (2016)下的温度精度要求

除了选择精确的温度传感器、在临床温度探头或可穿戴温度贴片中实现真正的±0.1°C 精度可能具有挑战性、原因如下：

1. 低功耗：在这种精度水平下、即使是微瓦(µW μ W)级的瞬态功耗也足以加热 ASTM E1112所需范围之外的传感元件。
2. 热设计：作为一名设计人员，即使您已经校准并验证了系统的总体精度，外部环境因素仍有可能影响传感器或测量，例如物理冲击或压力变化。 由于与皮肤接触的损耗、导致热路径导电性降低、从而导致精度降低。

在这篇文章中，我将讨论可穿戴温度监测系统的方框图，并分享热设计面临的挑战。

参考系统方框图

图1：可穿戴温度贴片的参考系统方框图

在许多情况下、一次性温度贴片系统由纽扣电池、连接的 MCU 和温度传感器组成。 但是、在可充电型号中、系统还包括电池充电器、如图1所示。 对于可穿戴贴片，电池可以灵活使用，因此贴片可以正确贴附在患者皮肤上。

其中一项关键设计挑战是确保高测量精度、同时保持较小的物理轮廓、以提高患者舒适度。 使用高度集成的器件可实现超薄的温度贴片轮廓、从而提高患者的舒适度。 为该系统选择的主要器件满足关键要求、包括 TMP117、CC2640R2F 和 BQ21061 (可充电型号)。 它们的描述如下所示。

TMP117是一款高精度数字温度传感器。 它旨在满足 ASTM E1112和 ISO 80601对电子患者温度计的要求。 TMP117可提供16位温度结果、具有0.0078°C 的分辨率、无需校准即可在-20°C 至50°C 的温度范围内实现高达±0.1°C 的精度。

SimpleLink、低功耗 Bluetooth CC2640R2F 是一款面向低功耗蓝牙5.1 (LE)应用的无线微控制器(MCU)。 低有源射频和 MCU 电流以及低功耗模式电流消耗可为能量收集应用或需要小型电池的应用提供出色的使用寿命。  CC2640R2F 采用4x4、5x5和7x7 QFN 封 装、还集成了直流/直流转换器以简化电池供电设计。

BQ21061是一款高度集成的电池充电管理 IC、它集成了用于可穿戴设备、便携式设备和小型医疗设备的最常用功能、即充电器、用于系统电源的稳压输出电压轨、LDO 和按钮控制器。 BQ21061 IC 集成了具有 PowerPath 的线性充电器、可为小型电池快速准确地充电、同时为系统提供稳定电压。 按钮控制器可帮助实现可穿戴贴片的运输模式功能。

在我们的博客中讨论了选择感应元件(热敏电阻或集成电路温度传感器)的一些更重要的方面，以及在设计最低温度时遇到的挑战，例如传感器与患者的热接触以及与其他热源的隔离等。 可穿戴温度监测系统的设计注意事项

结论

患者温度监测仪的医疗精度带来了一些困难的热挑战。 使用正确的传感器、您可以通过了解如何利用系统的放置和布局来克服这些困难。

其他资源

• 查看 用于医疗应用的 TI 超高精度±0.1°C 温度传感器 TMP117M。
• 利用“支持蓝牙技术的高精度体温测量柔性 PCB 贴片”参考设计快速开始您的设计。
• 阅读以下应用手册、了解有关温度贴片设计的更多信息：
  • 《可穿戴温度检测的布局注意事项》
  • 《焊接对高精度 IC 温度传感器的影响》
• 观看有关TI 可穿戴温度贴片设计的“可穿戴无线多参数医疗患者监护仪”视频。
• 查看 医疗传感器贴片 应用页面