體溫向來是重要的生理參數，當人體受到外部病菌入侵，體內的白血球會自發性地與外來病菌對抗，身體的溫度便會隨之上升。換句話說，體溫與人體內部狀況，可謂息息相關！

以目前人人聞之色變的SARS冠狀病毒為例，當醫界暫時還無法立即辨別病毒是否存在於人體內時，便可透過體溫做出間接判斷。當人體體溫超過38℃時，身體便有可能因受到SARS入侵而造成體溫升高，可見溫度與健康間的關聯甚深。

目前一般家用溫度計包括耳溫槍、電子溫度計，以及傳統式的水銀溫度計。當家中小孩或老人生病發燒在家休養時，為了隨時掌握病況，便需要經常量測體溫。在目前以雙薪家庭為主的社會，夫妻白天都得上班，晚上回到家裡已相當疲倦，若半夜還須一直起床替生病的家人量測體溫，相當辛苦。所以基於以上的因素，我們認為有必要設計出一套可連續自動量測的無線溫度感測與警報系統。

設計過程與問題

當要著手設計一套可連續自動量測的無線溫度感測與警報系統，所遇到的一個最重要的問題，就是溫度感測元件的選用。由於溫度屬於物理量，所以微處理器（Microprocessor）無法直接處理人體的溫度，因此必須透過溫度感應元件（Temperature Sensor），將物理量轉換成電氣訊號，如電壓量、電流量或者是電阻量，如一般市面上常用的溫度感測元件便是AD590，而AD590則是將溫度轉換成「類線性」的電流訊號，再經過一些轉換的程序，最後才由微處理器來處理。

其中「類線性」是指溫度的高低與感測器所轉換的電氣量大小，有接近線性的關係，但並不是真正的線性，其實我們會希望此關係是真正的線性，因為如此就可以很精準的將感測器線性轉換的電氣量，經過轉換電路轉換成電壓量，再透過解析度高的A/D轉換器，將電壓量轉換成數位訊號，由微處理器做處理。可是一般溫度感應器的溫度與所對應的電氣量形成的是指數關係，而非線性關係，所以常將其量測範圍，使用在其最接近線性的一段區域，也就是「類線性區」。

《圖一　由感應元件到微處理器前之處理流程》

(圖一)的方塊圖可以說明由感應元件到微處理器前的處理流程。由於感應器（Sensor）產生的電氣訊號，常常是電流量、電壓量或電阻量，所以都先須透過轉換電路將其轉換為電壓量，再透過A/D轉換器轉換成數位訊號，才交由微處理器處理。此流程看似簡單，事實上類比訊號在經由A/D轉換成數位訊號前所產生的誤差，如感應器（Sensor）本身就存在的非線性誤差及偏移誤差，與在做I-V或R-V轉換時所產生的轉換誤差，這些都是在選擇溫度感應元件前，必須考量的重要因素。尤其要設計的是應用在人體上的溫度感應器，若因上述因素造成誤差，使得量測到的體溫誤差超過1℃以上，將會造成產品設計上的失敗。

以目前常用的耳溫槍為例，耳溫槍所量測到的體溫，誤差約在0.5℃左右，若能設計出一個量測誤差接近，甚至低於0.5℃的溫度感應器，則產品便有存在的價值。基於種種考量因素，本作品以美國國家半導體（National Semiconductor）的產品LM92為溫度感應元件。以下將先介紹LM92的溫度－精準度相對曲線，探討LM92是否足以解決上述問題。

作品技術架構

《圖二　LM92之溫度－精準度相對曲線》 資料來源:資料來源：National Semiconductor

當使用LM92在室溫下量測人體體溫時，量測的範圍在25℃～50℃。由(圖二)的曲線可知，在此範圍內的量測誤差可達0.5℃以下，也就是說，在量測人體體溫時，LM92的精準度高於耳溫槍。

《圖三　LM92之功能電路圖》 資料來源：National Semiconductor

由(圖三)可知，美國國家半導體已將圖一中的功能方塊整個整合在一顆晶片中，使用者在使用該晶片時，並不需要再額外加上轉換電路及A/D轉換器，便可直接與微處理器連接並使用。另外，LM92的輸出入介面是採用I2C Bus，所以LM92與微處理器連接僅僅需要兩條線即可，再加上兩條電源線（Vcc、Gnd），總共僅需要四條線便可使用該晶片，除了方便之外，更可節省微處理器的I/O Port，而且將轉換電路與A/D轉換器整合在一顆晶片中，可以減低使用者在電路設計中所造成的誤差，也可避免在跑線中的差動損失造成誤差。

本設計還使用Atmel AVR90S2312做為發射器中的微處理器，基於下列幾個原因：

《圖四　發射器功能方塊圖》

在接收器的部份，主要在於接收由發射器所發射的溫度資料，並將其顯示在液晶顯示器上，同時可比較使用者之前所設定的溫度，若超過設定的溫度，則會以警告聲提醒使用者注意，(圖五)是接收器的功能方塊圖。

《圖五　接收器功能方塊圖》

產品效益

可連續自動量測的無線溫度感應與警報系統，可解決之前所提到的：一般家庭用的溫度計，無論是耳溫槍或電子式溫度計或水銀式溫度計，都會有需要人力近身量測的問題。無線溫度感應與警報系統的使用方法相當簡單，只需要將由LM92所製成的感應晶片，以醫療用膠布，黏貼於患者接近腋下的皮膚，然候打開發射器，家人只要攜帶接收器，便可自由在書房看書、在客廳看電視，又或者在廚房準備餐點，就可透過接收器的液晶顯示器觀察患者的體溫變化，而不需要近身量測。在晚上睡覺前，也只需要預先設定好需要警告的溫度後，如38℃，使用者便可以安心的睡覺，不至於影響到明天的工作。

因為此可連續自動量測的無線溫度感應與警報系統，每兩秒就會量測一次患者的體溫，當體溫高過警告溫度時，接收器便會發出警告聲，提醒使用者起床。尤其當老人或小孩在發燒人很不舒服時，如果沒有立即做出適當處理，危險性將會相對提高。相信本作品每兩秒一次的高密度連續量測，絕對可在危險開始的第一時間，通知家人做出處理，避免悲劇的發生，在未來更可以配合電腦，將量測的溫度值做記錄，並透過電腦軟體做成體溫圖表並存檔，在看診時醫生便可以根據這些記錄的體溫圖表，來觀察患者在家休養的恢復狀況，並在醫療病歷系統中建檔，可成為未來看診斷症的重要參考資料。

結論

可連續自動量測的無線溫度感應與警報系統，無論在精準度、功能性、與價格上，都可以為現代的家庭提供新一種的選擇，而且SARS疫情逐漸蔓延，體溫成為了相當重要的指標。目前已有許多公司要求職員在上班時量測體溫，但一天量測一次是否足夠？因為目前的系統為一對一，也就是一個發射器對一個接收器，但若透過編碼（Encode）及輪詢（Polling）的方式，便可完成多對一的系統，也就是多個發射器（數量可視公司的工作人員而定）與一個資料接收器，如此每個工作人員就可以配帶一個量測晶片與發射器，而資料接收器便可以隨時監控每個人的體溫狀況，當有人體溫超過38℃，資料接收器便可以立即顯示由那一個發射器發出，立刻做出適當的處理，並減低其他工作人員感染的危險。（作者為國立成功大學電機工程研究所碩士班一年級生；指導教授為國立崑山科技大學電子工程學系副教授莊國強）