人体脑部核心温度重要的生理参数,在疾病监测、诊断和治疗中发挥重大的作用。对人体脑部核心温度的监测有利于疾病的早期发现、诊断和治疗方案的决定。由于脑部的封闭性和安全的重要性,常用的温度测量方法如直接接触、红外测温不适合用于核心温度长时间的连续检测。本文针对这一重要问题,基于零热流原理,使用价格低廉的MSP430单片机芯片和常见的PT100温度传感器设计并实现了一种核心温度的检测方案。本设计中传感器采用两组PT100热敏电阻和一个精确参考电阻,采取恒流源测温方法,通过仪表放大器AD620放大所需的温度变化信号,最终通过MSP430采用12位的模数转换器进行采集。在控制模块部分对采集的数据进行处理和分析,通过比例积分控制算法实现对加热模块的控制,实现零热流,最终获取人体脑部的核心温度。相对于传统测温设备,具有以下的优势:(1)采用零热流原理,提供了一种核心温度便携式监测手段,对国内核心温度研究方法的补充;(2)采用零热流方法,于前额部位采集脑部核心温度,非侵入式的无创的监测方法使得核心温度的检测容易被接受;(3)采用恒流源方法,电路结构简单,并保持了热敏电阻PT100在小温度范围(32-42℃)内的线性特性,有利于提高温度测量的精度;(4)采用电池供电,贯穿便携式的设计理念,相对于传统的监测设备灵活,使得核心温度检测可以随时随地进行;(5)设计采用MSP430F149芯片和常见的传感器,使得核心温度的检测成本大大降低;(6)设计的核心温度采集系统可以获取人体核心温度的变化节律,对于生物钟和慢性疾病的研究具有重要意义。为保证实验的可靠和准确,通过恒温水浴锅对温度传感器进行校准;并采用对照实验方法,同时使用耳温枪和所设计的传感器采集26名受试者的脑部核心温度。比较实验结果发现两者核心温度的测量结果无显著性差异。同时,使用耳温枪和零热流传感器连续采集受试者5天核心温度,观察核心温度的周期变化节律。测量结果表明耳温枪测量的核心温度范围为(37.06士 0.21)℃,零热流传感器所检测的核心温度的变化范围(37.17 ± 0.24)℃。二者温度测量结果变化趋势,经协方差分析发现,相关系数ρ= 0.92 >0.8,具有高度的相关性和一致性。