导言
在动物活体试验的特别环境中，试验人员归于高危易感染人群。因而，要尽量削减这些人员与试验动物的触摸。而体温是临床医护收集病史和资料进程中最重要的客观目标之一，其精确性直接影响到疾病的确诊和医治[1]。相同，在活体动物试验中试验人员常常重视试验体的体温跟着时刻改动的状况。
在具有高感染性的动物活体试验中，假如选用触摸式体温丈量办法，就给试验人员带来极大的感染危险。假如选用非触摸式丈量办法，文献 [2]指出尽管红外热像仪具有主动化程度高，削减穿插感染时机的长处，但所丈量温度均匀比口腔温度低 2.16°C±1.40°C，在精确度上存在必定缺点。一起，它也不适合对监测目标施行实时监测。因为现有的无线电子体温丈量设备[3]选用体表触摸的体温丈量办法以及设备体积等要素的约束，不适合用于动物体温丈量，一起会构成丈量数据不精确。
针对上述问题，本文对一种把测温设备植入试验体的体内，经过无线传输，进行长途体温监测的体系进行了论说和研讨。该体系能够对试验体的体温进行长途监测和预警，是一个在高感染环境下进行体温监测的很好计划。
1 体系的组成与作业原理
1.1 体系组成本体系由四部分组成：温度传感器、体内信号处理测温模块、体外信号处理模块、计算机。其结构框图如图 1所示。
1.2 体系作业原理
在试验体内温度丈量设备中，温度传感器 DS18B20将收集到的温度信息，传送到微处理器C8051F320，将其转换成高速串行信号，然后由 nRF2401无线收发芯片将信号宣布去。为了完结多目标、一起监测的意图，在通讯上该体系选用了问询应对的通讯办法。
在试验体外数据接纳设备中，首要经过无线收发芯片 nRF2401接纳温度信息，接纳到的数据经过中止的办法交由微控器 C8051F320，终究经过 USB总线传送给计算机，由计算机进行数据显现、剖析、存储、报警。
2 体内测温设备的规划
该体系与现有的无线电子测温设备不同，它是将封装成“胶囊”形状的测温设备植入试验体皮下，经过无线传输办法进行体温监测。因而，该部分的体积要尽量小，要合理安排传感器、芯片、电源、天线的方位，尽量使体系结构紧凑。其体系组成如图 2所示。
2.1 温度传感器的挑选
传感器作为测温设备的要害组成部分，对整个体系测温的精确度起着重要作用。一起，也影响整个测温设备的体积。在本体系中选用 DALLAS公司出产的 DS18B20数字温度传感器。与热敏电阻比较，它能够直接读出被测温度，依据实践要求，经过简略的编程完结 9～ 12位的数字值读数办法，即具有可调的温度分辨率，并且从 DS18B20读出或写入信息只需要一根口线。它体积小，电压适用规模宽( 3.0V～5.5V)，能够选用外部供电办法，也能够选用寄生电源，即从总线上取得电源[4]，因而，DS18B20可使体系结构更简略、更紧凑。
2.2 信号处理模块的规划
信号处理模块主要由微控器 C8051F320、无线收发芯片 nRF2401及外围电路组成。温度传感器 DS18B20进行数据收集，然后数据进入微处理器 C8051F320，编码后由微处理器转换成高速串行信号传送给后端的无线收发芯片 nRF2401，将温度信息发送出去。
微控器 C8051F320是由美国 Cygnal公司推出的一款具有全速 USB功用的混合信号 flash微控器芯片，该器材内集成由 2304Byte RAM和 16K Byte的 flash存储器。实践上， C8051F320是一个完好的混合信号片上的体系( SoC)。运用该芯片进行规划时能够不需要任何外部元件(包含电阻和晶振)，因而使体系愈加简略、紧凑。
无线收发芯片 nRF2401和蓝牙相同，都是作业在 2.4GHz自在频段，能够在全球无线商场四通八达。nRF2401支撑多点通信，最高传输速率超越 1M bit/S，并且比蓝牙具有更高的传输速度。特别是它选用了 SoC办法规划，芯片体积小只要 5mm×5mm×1mm，只需少数外围元件便可组成射频收发电路，有利于使得整个体系下降体积。理论上 nRF2401具有高达 1Mbps的束吞吐量，抱负状况为 400kbps，在 ShockBurstTM收发方法下，运用片内的先入先出仓库区，微处理器以低速与 nRF2401的缓冲区进行数据交换，随后 nRF2401以高速发射数据，这样能够下降能耗 [5,6]。因而，运用低速的微控器也能得到很高的数据发射速度。一起，发射功率、作业频率等作业参数可经过软件设置完结。电压规模 1.9V～3.6V，-5Bm输出功率时的典型峰值电流微 10.5mA，芯片能耗十分低，可进步设备的运用寿命。
2.3 测温设备封装处理
为了进步体温丈量的精确度，在整个测温设备封装上挑选热传导快的资料。一起，为防止该设备植入试验体体内后与机体安排发生排挤反映，要对封装外表进行“生物润饰”处理，如用聚乙二醇等资料。终究构成“胶囊“形状的测温设备。
3 体外数据接纳设备规划
体外数据接纳设备的作用是处理、贮存体内测温设备传送出来的信息，并显现每个被监测目标的体温数据。通进程序规划，它可将各个被监测目标的体温别离以表格或以图形的方法在计算机屏幕上显现。当体温高于设定的门限值时，能够主动报警。其体系结构如图 3所示。
无线收发芯片 nRF2401将接纳到的温度信息，传送给微控器 C8051F320，由微控器 C8051F320将温度信息复原，终究经过 USB总线技能将温度信息传送给计算机[7]。
3.2 通讯办法设置
为了区别不同的被监测目标，经过软件为每个体内测温设备中的无线收发芯片 nRF2401设置一个地址，它只要收到芯片地址时才会发送数据。体内测温设备的无线收发芯片 nRF2401首要被设置为接纳方法，体外测温设备的无线收发芯片 nRF2401被置为发射方法，并宣布问询信号，该问询信号为地址码。若体内测温设备 nRF2401收到正确的地址码，则通进程序改动其作业方法，变为发射方法，然后将温度信息发射出去，此刻体外接纳设备 nRF2401已处于接纳方法;若无效体内测温设备持续处于接纳方法。这样就完结了一台电脑对多个目标一起监测的意图。其程序流程如图 4和图 5所示。
置体内测温设备 nRF2401接置体外数据接纳设备 nRF2401收方法发射方法
3.3 传输协议规划
为了完结无线数据通信，有必要依据无线传输的一般要求和选用的无线传输收发模块芯片的特别要求来规划一套传输协议。因为异步传输功率低，一帧只能传输一个字节，所以选用同步帧格局。首要有必要发送一个到两个字节的 1和 0相距离的位同步码，用来辨认一帧有用数据和无效数据。接下来便是一个同步帧码，一般是一个下降沿开端，再下来便是用户要上传的状况信息以及数据信息。终究，便是为了确保无线传输的可靠性和高效性有必要有检错纠错码。选用通讯中广泛适用的 CRC循环纠错码，以完结纠错的意图。
4 定论
在现有温度监测体系的根底上，本文对一种新式的植入式温度监测体系进行了研讨和规划，对在具有高感染危险环境下的体温监测，特别是在活体动物试验中有很大的实用性和研讨价值，一起为多生理参数监测搭建了根底渠道。在整个规划上，针对怎么削减“胶囊”式温度检测设备的体积，元器材间的搅扰还需要进一步要研讨，并进一步研讨该体系用于人体体温监测的可行性。
