用于确定对象的过热状态或过热风险的方法及其设备与流程

1.本发明涉及持续监视人体温度的领域。特别地，本发明涉及用于监视由人体温度的变化所导致或伴随的诸如中暑之类的危险的装置和方法。


背景技术：

2.常规地，使用水银体温计来测量身体温度。水银体温计具有填充有水银的玻璃球，水银从该球体溢出到毛细管中。水银根据经球体壁进入水银或从水银离开的热量传递而在该毛细管中膨胀和收缩。该球体抵靠要测量其温度的对象的身体放置，并且通常插入到身体的缝隙中，诸如舌下、腋窝内或直肠中。位置的选择取决于对象的年龄。热量需要时间从身体传递到水银之中并且达到均衡而使得水银的膨胀稳定。因此，对于插入有水银体温计的对象而言，在读取其温度时的等待往往是耗时且不适的。
3.水银体温计受到重大缺陷的影响，它无法用于持续地监视对象的温度一段时间。水银体温计仅可用于提供离散时刻的单次温度读取。
4.已经提出了鼓膜红外体温计，其通过检测来自耳鼓膜(ear drum)的红外发射而更加舒适地测量身体温度。耳鼓膜也被称作鼓膜(tympanic membrane)。鼓膜红外体温计一般被视为诊所的手持设备，并且具有包含光学检测器的嘴口。该嘴口定形状为插入到耳孔之中。该光学检测器检测来自鼓膜的红外发射，并且鼓膜红外体温计基于校准非常快地根据该发射推导出身体温度。鼓膜红外体温计的优势在于，几乎在一秒钟之内非常快速地读取到身体温度。这使得对象无需像使用水银体温计那样在读取其温度时等待。然而，难以提供从处于耳孔的开口处的光学检测器到鼓膜的视线，特别是在没有熟练握持该手持设备的情况下。此外，这样的手持设备并未设计成由对象佩戴一段时间，并且因此无法用于持续的身体温度监视。像水银体温计一样，手持的鼓膜红外体温计仅能够用于获取单次温度读数。
5.作为消防员的对象期望在他们训练或工作期间对他们的温度进行监视，以便监视他们遭受严重热伤害的风险。在热环境中伴随着紧张工作压力，消防员不可能注意到他正在发烧以及注意到他处于热伤害的危险之下。他的主管——通常在附近指挥消防员所执行的火灾救援但是距火灾本身有一定距离——也难以通过依赖于团队中其它消防员的观察力来监视消防员的状况。如果消防员由于热伤害而倒下，他的队友将不得不专注于营救他而不是救火。
6.已经提出了将鼓膜红外体温计构造成可耳部佩戴的设计。那么消防员就可以在火灾救援期间将其佩戴于他的一侧耳朵之中，以便在整个救援中可以持续监视他的温度。然而，可耳部佩戴的设计同样面临着在光学检测器和鼓膜之间提供视线的固有困难。此外，当佩戴一段时间时，消防员的活动可能最终阻断该视线。
7.准确且精确地监视身体温度的任何设备都被称作“灵敏”体温计，并且为了准确和精确必须要校准。然而，校准会遭受漂移。这就提出了定期重新校准以保持准确性的需求。如果灵敏设备在使得该设备受到大量移动的外力的繁忙情形中使用，可能会发生突发且明显的校准漂移。如果依靠灵敏体温计在对象温度过高时发出警报，则校准漂移可能会导致
错误警报或者导致未能发出有效警报。因此，极度灵敏的体温计并不适用于在火灾救援期间对消防员的温度进行持续监视。
8.还提出了提供一种遥测药丸，其可以由对象吞下以在一段时间内提供准确的身体温度监视。被吞下的遥测药丸经消化道行进而不会遭受高冲击力，并且只要其保持处于对象的体内就会准确地测量对象的身体温度。遥测药丸将温度读数无线传送至对象体外的设备以便可以显示该读数。然而，该遥测药丸非常昂贵并且出于卫生和尊重的考虑并不适于重复使用。
9.因此，期望提供一种有改进的设备和方法，其能够提供对身体温度提供一段时间的持续监视，并且可能识别出即将出现的中暑风险，还缓解上述的问题。


技术实现要素：

10.在第一方面，本发明提出了一种用于确定对象或用户的过热状态或过热风险的方法，包括步骤：获得该对象的耳道的温度梯度；检测该温度梯度的变化；并且在该温度梯度的变化超出预定阈值水平的情况下确定过热状态或过热风险。
11.该温度梯度通常沿该耳道。
12.通过观察温度梯度的变化来确定过热状态或过热风险，此方法提供了可以不再要求进行确切的身体温度测量以作出该确定的可能性。该方法因此可以在针对相对粗放使用的设备中得以应用，诸如在监视热工作环境中的消防员或工人的热状况时应用，使得该设备更加鲁棒。
13.优选地，该方法进一步包括步骤：提供在该对象的该耳道中的第一位置处的第一温度监视器以及在该耳道中的第二位置处的第二温度监视器，该第二位置在该耳道中比该第一位置更深；其中该第一温度监视器和该第二温度监视器每个监视该耳道中各自位置处的空气的温度，以提供对温度梯度的观察。
14.优选地，该在该温度梯度的变化超出预定阈值水平的情况下确定过热状态或过热风险的步骤包括：获取该耳道的初始温度梯度，并且将该温度梯度的变化与该初始温度梯度进行参照。
15.将该温度梯度的变化与该初始温度梯度进行参照提供了将该对象的初始状况作为基准以评估核心身体温度的任何变化是否引起关注。换句话说，任何给定温度监视周期的初始身体温度可以无所谓，都假设其是正常身体温度。由于基准点是该初始状态，所以无需进行确切的温度测量；偏离该初始状况的程度可能足以构建有关核心身体温度升高的严重性的假设。通过省去在可以确定热伤害的风险之前准确获知身体温度的需求，本发明已经作出了与传统观点和行业趋势相反的进展。
16.典型地，该方法进一步包括步骤：要求对该温度梯度的变陡进行观察；并且要求对该耳道中的该第二位置处的空气的温度的升高进行观察。该特征要求在该温度梯度的变化可以确定为指示过热之前，该温度梯度的变陡伴随有核心身体温度的升高。因此，该特征防止了在梯度变陡并非是由于核心身体温度升高所导致时——诸如因为身体温度已经下降而不是上升——的错误警报。然而，在一些情形中，甚至可以不要求该特征，诸如在确定对象温度的任何变化都将几乎肯定是由于过热所导致的情况下。例如，如果该方法在意在对火灾救援中的消防员使用的设备中应用。而且，在一些监视低体温症而不是过热的实施例
中可以不要求该特征。
17.可选地，该方法进一步包括步骤：要求对该温度梯度的变陡进行观察；要求对该耳道中的该第二位置处的空气温度的升高进行观察；并且要求对该耳道中的该第一位置处的空气温度的升高进行观察。同样地，该特征可能防止在梯度变陡时的错误警报。更具体地，该特征识别出该梯度变陡是由于寒冷的外界温度导致从耳廓更好的散热，该散热导致耳道开口处的温度下降。因此，该特征提供了仅在该温度梯度变陡伴随着第一位置和第二位置两处的空气温度上升时才可以确定对象的过热或过热风险。
18.优选地，该获取该对象的耳道的温度梯度的步骤进一步包括：将该第一温度监视器所获取的温度和该第二温度监视器所获取的温度发送至远程设备，以推导出该温度梯度。
19.更优选地，将该第一温度监视器所获取的温度和该第二温度监视器所获取的温度发送至该远程设备的步骤以无线方式完成。
20.典型地，将由该第一温度监视器和该第二温度监视器在各自位置处所观察的耳道中的空气温度拟合成线性模型。然而，可选地，可以将由该温度监视器所观察的耳道中的空气温度拟合成诸如曲线的非线性模型。在这种情况下，优选地，存在第三温度监视器以提供第三观察点，以便构建具有三个观察点的曲线。可能地，“温度梯度的变化”可以意味着在由三个热敏电阻中的每一个所读取的温度已经发生变化时该模型的曲率变化。
21.在另外的方面，本发明提出了一种用于观察对象的耳道中的温度的设备，包括适于限制经该耳道开口的空气流动的耳塞；至少两个第一温度监视器：设置为在该耳道中的第一位置处测量被限制在该耳道中的空气的温度的第一温度监视器；设置为在该耳道中的第二位置处测量被限制在该耳道中的空气的温度的第二温度监视器；并且该第二位置在该耳道中比该第一位置更深。
22.优选地，该设备进一步包括从该耳塞延伸的延伸部；该第一温度监视器和该第二温度监视器位于该延伸部上。
23.可选地，至少两个热敏电阻包括在三个热敏电阻中，在这种情况下，至少三个热敏电阻设置在该延伸部上。
24.可选地，该延伸部从该耳塞悬臂伸出使得该设备被佩戴时以偏心方式定位在该耳道中。
25.优选地，该延伸部比平均耳道更窄。特别地，优选地该延伸部具有小于平均耳道的直径的直径。例如，该延伸部具有小于0.5厘米的直径。更优选地，该延伸部具有小于0.3厘米的直径。这可能提供了该延伸部并不与耳道壁相接触，这使得忍受将该延伸部长时间插入对象的耳中对于该对象而言更加舒适。
26.优选地，该延伸部具有小于1cm的长度。根据平均耳道，这降低了该延伸部抵靠耳道中的弯曲的可能性，使得长时间佩戴更加舒适，这提高了对象的持续监视的可能性。
27.优选地，该设备进一步包括扬声器。这允许与佩戴本发明实施例的对象进行通信，并且还供该实施例充当耳机或助听器。
28.可选地，该温度监视器包括在至少三个温度监视器中；第三温度监视器设置为在该耳道中的第三位置处测量被限制在该耳道中的空气的温度；并且该第三位置处于该第一位置和该第二位置之间。该特征允许该温度梯度是非线性的，在这种情况下，梯度变化可以
包括该温度梯度的曲率变化。
附图说明
29.参考附图对本发明进行进一步描述将会是便利的，所述附图图示了本发明的可能设置形式，其中同样的整数指代同样的部分。本发明的其它设置形式也是可能的，因此附图的特定性不应理解为取代了本发明先前描述的一般性。
30.图1示出了与本发明实施例对比的现有技术示例；
31.图2是本发明实施例的示意图；
32.图3是图2的实施例的内部部分的示意图；
33.图4示出了图2的实施例如何投入使用；
34.图5示出了图2的实施例如何定位于耳中；
35.图6是示出图2的实施例如何定位于耳中的放大图；
36.图7示出了线性关系模型，图2的实施例所读取的温度可以拟合到该线性关系模型；
37.图8示出了图7的模型的梯度可以如何变化；
38.图9也示出了图7的模型的梯度可以如何变化；
39.图10也示出了图7的模型的梯度可以如何变化；
40.图11也示出了图7的模型的梯度可以如何变化；
41.图12是示出图2的实施例操作期间的思考的流程图；
42.图12a示出了用于获取用户的身体温度的图2的实施例的变型；
43.图13是图12a的变型；
44.图14是示出图2的实施例的变型如何定位于耳中的放大图；
45.图15是示出外耳的耳廓的示图；
46.图16示出了图2的实施例的变型如何在图15中所示的耳廓上使用；
47.图17示出了作为助听器的一部分的图2的实施例的变型；和
48.图18示出了监视低体温症的图2的实施例的另一变型。
具体实施方式
49.图2示出了本发明的实施例200，其是可以插入耳道开口之中的设备200。实施例200包括耳塞203、以及从耳塞203延伸的延伸部201或纵长构件201。当用户将延伸部201插入到该用户的一个耳道之中时，用户通过耳塞203拿住实施例200。
50.耳塞203具有适于装配到耳道开口中的尺寸。优选地，耳塞203由软质的可形变材料制成，诸如橡胶、硅胶、或者能够发生形变以便挤进耳道开口之中并且在那里稳固停留的一些其它类型的聚合物。良好的装配限制或减少了经由耳道开口进入或离开的空气流动。因此，这减少了与周围环境的空气交换。耳塞203的背对延伸部201的一侧安装有led(发光二极管)，如果在佩戴实施例200的用户处于核心温度过热或中暑的风险时出现警报，上述led会闪烁。
51.沿图2中所示的延伸部201的轴线aa设置两个热敏电阻205、207。该热敏电阻测量耳道中不同位置处的空气温度，上述空气温度通常为摄氏度或华氏度。在其它实施例中，可
以使用热电偶、任何类型的微型体温计或温度监视器来替代热敏电阻。热敏电阻205、207沿延伸部201互相间隔开来。热敏电阻205、207在延伸部201上的位置是预定的；热敏电阻205、207中的每一个距耳塞203的距离以及热敏电阻205、207之间的距离δx是已知的。优选地，热敏电阻205、207置于延伸部201的轴线的同一侧，从而热敏电阻205、207大致面对相同的方向。
52.图3示意性图示了实施例200的一些部分，除了内热敏电阻207(内意味着在实施例200被佩戴时比外热敏电阻205进一步地进入到耳道之中)和外热敏电阻205(外意味着在实施例200被佩戴时比内热敏电阻204更靠近耳道开口)之外，其还包括处理器以及处理器工作所需的任何存储器209、无线发射器或收发器211、以及指示佩戴实施例200的用户过热的警报器213，警报器213在该实施例200中是led。可选地，该警报器还包括声音功能以向用户或用户周围的人发出警报声。此外，该警报器可选地包括以与耳机相似的方式进行工作的扬声器(未示出)，其向用户的耳中播放预先录制的消息以向他警告他的过热风险。
53.图4示出了如何将实施例200插入到耳道之中。典型地，用户的手指(手指未示出)拿住耳塞203，并且延伸部201指向耳道的深端。随后将耳塞203插入以堵住耳道的开口。图5是示出实施例200如何置于耳道内的截面图。图6是图5的放大部分。
54.制成耳塞203的可形变材料具有充分的坚固度，而使得延伸部201能够从所插入的耳塞203悬臂伸出而并不停留在耳道壁的任何部分上或者与之接触。在被正确插入时，延伸部201中心地就位在耳道中并且沿着耳道的轴线。一般来说，成年人的耳道在长度上经大约2.5cm(1”)的距离从耳廓延伸至耳鼓膜，并且具有0.7cm(0.3”)的直径。因此，当沿着轴向看时，延伸部201的直径优选地小于0.7cm以便装配到大多数耳道中。然而，更优选地，该直径等于或小于0.5cm。这提供了延伸部201比大多数耳道更窄，增加了延伸部201的侧面不与耳道壁相接触的可能性。作为结果，用户仅感觉到耳道开口中的耳塞203，而可能不会感觉到延伸部201。如果是这样，这提供了实施例200对于用户长时间佩戴实施例200而言足够舒适。更重要的是，这提供了热敏电阻205、207测量耳道中的空气温度而非耳道壁或组织的温度。
55.再更为优选地，延伸部201具有甚至更小的直径，大约0.3cm，这可以刚好为热敏电阻205、207在延伸部201上的位置提供足够的结构支撑，并且以0.3cm的延伸部201的钝度防止延伸部201的尖端刺伤耳道皮肤。
56.典型的耳道并非是笔直的通道。如能够在图5中看到的，典型的耳道具有标记为503和505的两处弯曲。所述弯曲中的第一个503更靠近耳道的开口。对于大多数人，第一弯曲503距耳道开口的距离通常稍大于1cm。因此，延伸部201优选地足够短——等于或小于1cm——以避免与该弯曲503相接触。
57.由于耳塞203总体上防止了外界空气和耳道中空气之间的气流交换，所以在均衡状态下，被限制在塞住的耳道中的空气的温度很大程度上是由于从身体核心传出的热量。
58.身体热量在身体中生成并且通过血液的流动运送到皮肤，以便以身体辐射的形式并且通过汗水散去。在身体的深处发现有大血管，运送身体中大多数的温热血液。头部中靠近耳朵的一些血液经较小的血管朝向耳廓流动。耳朵周围的皮肤以及耳廓的结构提供了大的表面，其中许多小型毛细血管从身体快速散热。因此，即使耳道被塞住，耳道中靠近开口处的空气的温度也比耳道中更深处的空气的温度更凉。此外，即便在耳道开口处的温度暂
时高于耳道更深部分时，毛细血管中的血液也趋向于吸收该热量并且运送该热量以便在皮肤处散去，由此使得耳道开口处的温度变凉。在均衡状态下，可以观察到相对稳定的温度梯度。
59.图7是示出竖直y轴上的温度以及水平x轴上的耳道内距离的图表。如图7中所图示以及上文所解释的，耳道中更靠近开口处的空气温度低于耳道中更深处的空气温度。这就在耳道中形成了自然的温度梯度701。热敏电阻205、207用于观测该温度梯度。
60.如本领域技术人员已知的，温度梯度是描述温度变化的方向和速率的物理量。温度梯度可以以度(例如，摄氏度)每单位长度为单位来表达，其si单位是开尔文每米(k/m)，或者表达为dq/dt，这是每秒钟热量传递的速率。
61.然而，为了简明，该实施例200中的温度梯度仅表达为耳道中在内热敏电阻207和外热敏电阻205之间的物理距离δx上的温度分布δy。因此，假设温度梯度是线性的，则其表达如下：
[0062][0063]
由于热敏电阻205、207沿着延伸部201的轴线间隔开来，所以热敏电阻205、207中的每一个在它们于耳道中不同的各自位置测量耳道中的空气温度。相应地，热敏电阻中的每个可以检测的温度与由另一个热敏电阻所检测的温度有所不同。
[0064]
由外热敏电阻205所测量的耳道中更靠近开口的部分内的空气温度在图中标记为t1。由内热敏电阻207所测量的耳道中更深部分中的空气温度在图中标记为t2。在图7中，耳道中的空气的温度梯度示为从t1升高到t2。
[0065]
耳道中的空气温度不可能与身体的实际温度相同。例如，身体可能正发烧39℃，但是t2可能仅为较凉的32℃。在大多数温带和热带地区，耳道中的空气在正常情况下比外界温度更暖，但是比实际身体温度更凉。这部分是因为空气容纳热量的能力比血液更差，还因为血液沿耳道的持续流动吸收掉了导致耳道中的空气温度大于身体温度的任何量的热量。该吸收掉的热量由耳廓的皮肤散去至耳道外的周围环境。
[0066]
尽管耳道中的空气温度和实际身体温度之间有差异，实施例200也能够通过监视温度梯度变陡而确定用户的核心身体温度存在危及生命的上升。以这种方式，实施例200并不要求对身体温度的确切测量。这也消除了沿耳道的精确位置设置热敏电阻的需求。具有较浅或较长耳道的人可以使用该实施例来监视他们的身体的热状态，因为无论延伸部是否深入地插入到耳道之中，都可以获取温度梯度并且观察其变化。
[0067]
图8示出了温度梯度的变化可以如何用来确定用户是否过热。如果用户的核心温度已经突然上升，诸如在即将出现中暑的情况下，则与热量可以由皮肤散去相比，身体内的热量将会更快地产生。作为结果，处于耳道较深部分的内热敏电阻207所监视到的空气温度t2升高。处于耳道中更靠近开口的部分的外热敏电阻205所监视的空气温度t1也有所上升，但是其上升程度小于t2，这部分是由于附近血液、耳廓和皮肤的散热功能。最终达到均衡并且观察到具有比原始更大的数值且更加陡峭的新的温度梯度703。
[0068]
如果温度梯度701到新的温度梯度703的变化程度大于阈值水平，诸如大于原始的20％，则实施例200发出警报，其指示用户可能处于即将出现的中暑危险之下。换句话说，
如果新的温度梯度703具有如图8的图表中所示的的数值，则发出用户过热的警报。
[0069]“20％”是这里所给出的阈值的任意示例，并且实际阈值最终可以由采用本发明的产品的制造方所确定。不同于20％，可以通过对人进行统计观察来确定实际阈值，并且无需针对此描述的范围进行详细阐述。
[0070]
而且，20％仅是指如外热敏电阻205和内热敏电阻207之间所读取的温度范围的变化量δy。也就是说，如果原始的t2为30℃且t1为28℃，则20％的升高意味着28℃到30℃的范围上20％的升高，或者0.2
×
2℃，其仅是大约0.4℃。也就是说，如果δy升高大约0.4℃，则发出警报。因此，耳道空气的温度梯度上升20％并不一定转化为实际身体温度升高20％。
[0071]
实践中，在用户戴上实施例200之后，就在耳道塞住的情况下测量耳道中相应位置的空气温度，即t1和t2。t1和t2一旦达到稳定，就观察到初始的温度梯度703。用户的正常身体温度是否自然地高于或低于理论上正常的身体温度并不重要。不同的正常、健康的个体的确切温度实际上随着人的不同而有所变化，而并非总是36.9℃。随后，实施例200监视该温度梯度的显著变化以确定是否存在即将出现的中暑的风险。
[0072]
由于无需获取用户身体的确切温度，所以实施例200并不要求进行校准以便将耳道空气的温度梯度解释为实际的身体温度。不必以确切的准确温度进行操作降低了实施例200的灵敏度要求，使得实施例200是鲁棒的、并非过度精密的，并且适用于安排在粗放使用中。
[0073]
作为对比，如果仅使用一个热敏电阻来监视用户中暑的风险，就必须要读取确切的身体温度，并且该热敏电阻必须要放入耳道深处，以尽可能地靠近耳鼓膜。这是因为耳朵很大程度上是散热的器官，并且外耳会明显比身体核心更凉。这也是鼓膜红外体温计为何需要到达鼓膜的视线以便进行准确测量的原因。图1中示出了作为对比示例的可佩戴于耳部的鼓膜红外体温计的图示。鼓膜红外体温计示出为未能与鼓膜对准，而是沿着直线xx定向，这妨碍了对准确身体温度的读取。
[0074]
因此，实施例200脱离了测量确切的身体温度以便监视中暑风险的常规教导，而且也不像鼓膜红外体温计那样要求到达鼓膜的视线。因此，当前实施例200与耳道的中心轴线的任何不对准都不可能降低实施例200针对中暑风险发出警报的效果。
[0075]
图9示出了用户的核心身体温度在一些情形中会如何上升，即使该用户并未处于中暑的危险之下。必须将这样的情形与带有中暑风险的其它情形区分开来。当佩戴实施例200的用户进行剧烈活动时，t2由于核心身体热量的升高而上升。t1也有所上升，但是由于热量在耳廓处通过皮肤以辐射的形式以及通过汗水有效散去而仅是小幅上升。换句话说，热量足够快地散掉。因此，观察到与δy相比，δy
′
的大小存在小幅变化，并且这种情况下新的温度梯度705与原始温度梯度701相比并没有大幅变陡。由于温度梯度的稍微变化并未达到预定阈值的程度，所以并不发出用于中暑警告的警报。
[0076]
图10示出了温度梯度变化变得更平缓而不是更陡的情形。在用户从外界温度较凉的环境步入到外界温度较热的另一个环境并且因此他的身体热量并不像之前环境中那样有效散去时发生这种情况。然而，该用户仍然能够忍受周围环境的热量，原因在于他的核心身体温度尚未明显升高。如图10中所示，t1显著上升而t2则仅上升了一点或并无变化，并且
新的温度梯度707的δy
′
的大小与原始温度梯度701的δy相比有所减小。在这种情况下，由于温度梯度已经变得更平缓，所以并不发出用于中暑警告的警报。
[0077]
优选地，为了确定存在即将出现的中暑的危险，进一步要求两个热敏电阻都检测耳道中它们各自位置处的空气温度的升高。换句话说，除了温度梯度变陡之外，t1和t2二者都存在正向增加。图11图示了这种情况。这是为了排除仅是由于t1的降低而引起的温度梯度变陡所导致的错误警报。这样的t1降低可能由于耳塞203未能充分堵住进入或来自耳道的空气流动所导致，并且冷的外界空气与耳道中靠近开口处的空气交互，或者可能简单地由于外界温度极冷所导致。当t1下降但是t2并未变化时，将会观察到较陡的新的温度梯度709。这是因为新的温度梯度709的δy
′
大于原始温度梯度701的δy。因此，为了将温度梯度这种无害的变陡与伴随着中暑的变陡类型区分开来，在t1和t2并未同时升高的情况下并不发出用于警告中暑的警报。
[0078]
可选地，将两个热敏电阻205、207所测量的温度无线发送至远程计算设备或服务器，以推导出温度梯度。这是为了尽可能多地减少实施例200中的数据处理，特别是在用户作为身处热的火灾救援情形中的消防员而佩戴实施例200的情况下。要由处理器执行的任务较少意味着实施例200能够更有效且以更少的能耗进行操作。可替换地，两个热敏电阻205、207所测量的温度由实施例200内部的处理设备编译为温度梯度。有关温度梯度变化的阈值的信息预先存储在处理器的存储器中。该处理器因此能够随时检查温度梯度的变化程度是否已经达到了该预定阈值。
[0079]
图12是对应于图8至图11中所图示的情形的流程图，其示出了实施例200如何用来确定用户是否处于即将出现的中暑危险之下。
[0080]
在步骤1101，用户将实施例200插入他的耳中。耳塞203阻止耳孔中的空气与外界空气混合。在步骤1103，外热敏电阻205测量耳道中更靠近耳道开口的部分中的t1，而内热敏电阻207则测量耳道中更深部分中的t2。在耳道中的空气温度已经稳定时观察温度梯度701。此时，由于用户刚刚将实施例200佩戴到其耳中，所以假设他此刻的身体温度是正常的，即通常认为是36.9℃。这是因为如果用户是即将前去救火的消防员，则他不可能已经在发烧。因此，该用户的初始状况作为将要对相对其的偏差进行监视的基准。换句话说，该用户首次戴上实施例200时在耳道中观察到的温度梯度无论怎样都将认为是基准温度梯度或原始温度梯度701，观察、比较和评估针对该基准温度梯度或原始温度梯度701的梯度变化。在用户每次重新佩戴实施例200时都重新获取原始温度梯度701。
[0081]
在步骤1105，热敏电阻205、207持续地监视耳道中的空气温度。如果在步骤1107没有观察到温度梯度的变化，则热敏电阻205、207仅是继续在步骤1105监视耳道中的空气温度。如果在步骤1107观察到耳道中的温度梯度的变化，则下一个步骤是在步骤1109确定该温度梯度与原始温度梯度701相比是否已经变陡或者已经变得更平缓。
[0082]
如果在步骤1109确定该温度梯度沿着t1至t2的方向尚未充分变陡或者已经甚至变得更平缓，则在步骤1105，热敏电阻205、207返回监视耳道中的空气温度。并不需要发出任何警报。
[0083]
另一方面，如果在步骤1109确定该温度梯度沿着t1至t2的方向已经充分变陡，达到了预定阈值，则下一个步骤是确定是否两个热敏电阻205、207都观察到温度的升高。也就是说，是否t1和t2都已经升高。这确保了不会发出如图11所描述的错误警报。因此，如果在
步骤1111确定t1和t2两者都已经升高，则在步骤1113发出警报以警告用户他处于中暑的风险之下。
[0084]
可选地，在一些实施例中，即使确定仅t2已经升高，但是t1则保持恒定，同样发出警报以警告用户具有中暑的风险。这是因为尽管并未伴随有t1的升高，t2的升高也可能是由于核心身体温度的升高引起的。
[0085]
可选地，如果温度梯度的变陡是由于t2升高(核心温度升高)而且还由于t1降低(可能由于更凉的外界温度)所导致，则可以应用更严格的阈值，诸如要求梯度增大25％而不是(如上文示例所给出的)20％。更高的阈值有助于确保在发出警报之前存在真实的中暑风险，并且确保温度梯度的明显变陡很大程度上并非是由更凉的外界温度所导致。
[0086]
如果确定要求观察到的温度梯度变陡仅是由于t1降低所导致，如图11中所描述的，则该温度梯度变陡的起因就是由于更凉的外界环境，并且不发出警报。
[0087]
虽然已经描述了并不要求获知用户的确切温度以发出中暑警报的实施例，然而在一些实施例中确定用户的确切身体温度也是可能的。图12a示出了这样的实施例，其中可以使用温度梯度1201进行外推以确定用户的实际温度y
′
。在图12a中，外界温度标记为ta。该用户的实际温度标记为tb。ta和tb是形成线性关系的两个点。t1和t2是耳道中的如热敏电阻205、207所观察的具体位置的温度，并且符合ta和tb之间的关系。以数学方式，可以将它们表达如下：
[0088]
t1＝f(ta,tb)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(2)
[0089]
t2＝f(ta,tb)
‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(3)
[0090]
因此，从该模型所假定的关系推导出tb是可能的，其中假设鼓膜处于耳道中的位置x
′
。位置x
′
可以使用任何测量方法针对每个个体用户建立，或者可以简单地进行估计。
[0091]
图13是图12a的变型。虽然图12a使用线性关系模型来预测tb，但是图13则示出了该关系模型是以指数方式延伸的曲线1203。正如图12a中的情形，t1和t2由内热敏电阻207和外热敏电阻205测量，并且该模型用来获取tb。可以使用任何其它的关系模型。要使用的具体关系模型是采用本发明的产品的制造方要作出的选择，其可以取决于热敏电阻的品牌和制作。将如两个热敏电阻所读取的耳道中的空气温度拟合到预先选择的曲线模型是可能的。优选地，可能的是，在延伸部上提供多于两个热敏电阻进行读取并绘制曲线模型，即提供在诸如图13a中那样的曲线模型中分布的耳道中的至少三个温度点(未示出)。
[0092]
无论模型的选择如何，是如图12a中所示的线性模型或是如图13中所示的曲线模型，都可以对该关系进行校准以更加准确地预测用户温度。例如，当用户首次佩戴实施例200时通过假设用户的温度为36.9℃，针对该温度校准初始温度梯度。这将是单点校准。自此以后，温度梯度的任何变化都依赖于该校准来预测用户的温度。常规校准方法的具体细节是公知的而不需要在此详细阐述。在这样的测量用户的实际身体温度的实施例中，一种选择是在用户的身体温度已经有所上升并且达到诸如38℃的具体阈值温度时发出警报以警告用户处于中暑风险之下，而不是依赖于温度梯度的变化程度来发出该警报。
[0093]
图14示出了实施例200的变型，该变型在于延伸部201在耳塞203上的位置。延伸部201以以下方式位于耳塞203之上：当耳塞203正确地装配到耳道开口之中时，延伸部201以偏心方式定位在耳道之中。延伸部201的一侧接触耳道壁。为了确保热敏电阻205、207并不测量耳道壁的温度而是仅测量耳道中的空气，热敏电阻205、207置于延伸部201的不与耳道
壁相接触的另一侧上。有利的是，这允许用户感知到延伸部201的存在，这为更愿意通过触碰来获知到延伸部201已经正确定位的用户带来了安全感。
[0094]
在图16中所示的实施例200的优选变型中，耳塞203的部分1601具有模制成特定用户耳部的外耳形状的形状。图15是人类耳部外面的图示。外耳1051是耳朵的一部分，其是恰好包围耳道开口的凹陷。外耳具有唯一的非对称形状，并且随着用户不同而有所变化。耳塞的该部分1601通常由硬质、非可形变材料制成，诸如硬质热固性塑料，如胶木、玻璃或玻璃纤维。耳塞用来堵住耳道开口的部分1603则由可形变材料制成，其能够发生形变以挤进耳道开口之中。因此，该实施例的耳塞由用于外耳的硬质的外部分1601以及用于耳道开口的软质的内部分1603所组成。将实施例200的一部分与外耳1501相适配提供了耳塞203在外耳中的位置以及延伸部201在耳道中的位置在用户每次佩戴实施例200时都是相同的。这进一步确保了延伸部201正确设置于耳道中并且热敏电阻205、207并不接触耳道壁。
[0095]
在并未图示的另一个实施例中，该实施例置于耳机内，该耳机能够诸如经由蓝牙
tm
而无线接收通信信息。这样的耳机可以由消防员团队中的每名成员所佩戴以便在火灾救援期间进行互相对话并自行协作。如果该实施例确定任何一名消防员可能遭受中暑，则所发出的警报包括音频消息，该音频消息发送至所有团队成员所佩戴的耳机。
[0096]
图17示出了另一个实施例，其是装配有以如上文提到的实施例中所描述的具有热敏电阻205、207的延伸部201的助听器。由于老年人趋向于全天佩戴助听器，所以该实施例200允许持续监视老年人的身体温度升高，而老年人不会感到受其打扰。该实施例在私人护理关注度分散的养老院中是特别有帮助的。
[0097]
因此，实施例包括一种用于确定对象——即实施例的用户——的过热状态或过热风险的方法，包括步骤：获得该对象的耳道的温度梯度701；检测该温度梯度的变化；并且在该温度梯度的变化超出预定阈值水平的情况下确定过热状态或过热风险。
[0098]
典型地，被认为过热的对象意味着他的核心温度已经上升超出了可接受的正常水平。这并不意味着该对象已经神志不清或者已经遭受到中暑，因为那对于他周围的任何人都会是显而易见的。在大多数情形中，对象过热的含义意味着该对象的核心温度已经上升很高并且他的散热能力很差，以至于他处于遭受伤害的危险或风险之中并且应当给予立即处理以防止伤害，即已经发生严重伤害或永久性损伤之前的阶段。
[0099]
然而，过热的确切定义可以由包含本发明实施例的具体产品的每个制造方来建立。例如，过热可以定义为意味着用户已经进入到神志不清或中暑的状态。虽然这由于已经发生损伤而将是不太有用的阈值，但是检测这样的阶段的产品仍然可以在触发增强警报时有一些用处，上述增强警报诸如来自该实施例的与针对仅具有即将出现热伤害风险的对象的警报笛相比更大声的警报笛。该增强警报指示更大的紧迫性。
[0100]
此外，该实施例包括用于观察对象耳道中的温度的设备100，包括适于限制经耳道开口的空气流动的耳塞；设置为测量耳道中第一位置处的空气温度的第一热敏电阻205；和设置为测量耳道中第二位置处的空气温度的第二热敏电阻207；该第二位置在耳道中比该第一位置更深。
[0101]
虽然以上描述中已经对本发明的优选实施例进行了描述，但是相关领域技术人员将会理解的是，可以对设计、构造或操作的细节做出许多变型或修改而并不背离如本发明要求保护的范围。
[0102]
例如，不同于监视过热的风险，图18示出了本发明如何可以在监视低体温症的实施例中使用，上述低体温症是一种在身体与其能够产生热量相比更快地损失热量时发生的医学紧急状况。在这种情况下，身体变冷而不是发烧。在图18中给出的示例中，内热敏电阻检测到t2已经明显下降，外热敏电阻则几乎或完全没有检测到变化。温度梯度明显变得更加平缓，如果温度梯度1805以超过预定阈值的一定百分比而变得更加平缓，则发出警报以对低体温症进行警告。该实施例对于监视诸如深海潜水员的处于寒冷状况的人是有用的。
[0103]
此外，虽然用户已经描述为人，但是该实施例可以应用于要求进行中暑监视的动物，诸如赛马。马可以插入有定尺寸和形状为装配到马耳朵中的实施例。
[0104]
此外，虽然热敏电阻205、207已经描述为置于延伸部201的轴线的相同一侧，而使得热敏电阻205、207大致上面向相同的方向，但是热敏电阻205、207在从耳塞203悬臂伸出的延伸部201上面向相反的方向也是可能的。只要热敏电阻205、207不接触到耳道壁，每个能够读取耳道中各自位置的空气温度即可。
[0105]
此外，虽然已经描述了在从耳塞延伸的延伸部上设置两个热敏电阻，但是包括两个热敏电阻、每个热敏电阻设置在单独的延伸部上、每个延伸部从耳塞延伸并且插入耳道之中的实施例的变型也处于该描述(未示出)的预期之内。在这样的实施例中，第一个热敏电阻设置在要处于耳道中的一个延伸部上但是比另一个热敏电阻更靠近耳孔开口，而另一个热敏电阻则设置在另一个延伸部上，以比第一个热敏电阻在耳道中更深入。
[0106]
此外，虽然已经将耳道中的温度梯度的变化描述为线性梯度的斜率变化，但是可能的是，该变化可以是线性线条到曲线线条的变化，在这种情况下，在延伸部上设置多于两个热敏电阻。延伸部上可以有尽可能多的热敏电阻，以观察非线性的曲线温度梯度。该曲线可以是指数曲线、正弦曲线或对数曲线，或者实施例的制造方认为最适合的任何其它模型。