包括热探测器和脉搏监测器的耳栓及监测受试者的身体热量的方法与流程

本发明涉及体温的连续监测领域。特别是，本发明涉及监测因体温改变而引起的或伴随体温改变的危险的装置和方法，该危险如中暑。

背景技术：

1、传统上，用水银温度计测量体温。水银温度计具有装满水银的玻璃球，水银从球中溢入毛细管。根据热量传导穿过球壁进入或离开水银，水银在毛细管中膨胀和收缩。将球贴着将测量温度的受试者的身体放置，且通常插入身体的缝隙中，如舌头下面、臂窝或直肠内。位置的选择取决于受试者的年龄。热量从身体传导到水银中并达到平衡需要时间，这样水银的膨胀才能稳定下来。因此，在读取被插入水银温度计的受试者的温度时，受试者往往需要等待，这很耗时，也不舒服。

2、水银温度计具有严重的缺点。其不能用于在一段时间内，连续监测受试者的温度。水银温度计仅用于提供不连续时刻的单点的温度读数。

3、提出了鼓膜红外测温仪，其通过探测耳鼓膜的红外辐射，更舒适地测量体温。耳鼓膜也被称为鼓膜。鼓膜红外测温仪在诊所中常见为手持式设备，其具有包含光学探测器的嘴部。所述嘴部的形状是为了插入耳孔中。光学探测器探测来自鼓膜的红外辐射，基于校准，鼓膜红外测温仪非常迅速地根据辐射推导出体温。所述鼓膜红外测温仪的优点是可以非常迅速地读取体温，几乎不到一秒钟。与使用水银体温计不同，这使得受试者在读取体温时无需等待。然而，要确保从位于耳洞的开口处的光学探测器到鼓膜的瞄准线是困难的，尤其是在使用手持设备者没有经验的情况下。此外，此种手持设备不是为受试者进行佩戴而设计的，因此不能用于连续体温监测。与水银体温计一样，手持式鼓膜红外测温仪仅能用于获得单点的温度读数。

4、作为消防员的受试者希望在其训练或工作期间对其体温进行监测，以评估其遭受严重热伤的风险。在工作压力大的高温环境中，消防员不太可能注意到其自身在发烧以及遭受热伤的危险。消防员的主管通常在附近指挥消防员进行火灾救援，但与火灾本身有距离，因而也难以依靠团队中其他消防员的观测能力来监测消防员的状况。如果消防员因热伤而倒下，他的队友将不得不转而专注于对其进行营救，而不是救火。

5、提出了将鼓膜红外测温仪设置为耳戴式设计。那么，消防员可以在火灾救援中将其戴在一个耳朵上，这样就可以在整个救援过程中持续监测其体温。然而，耳戴式设计在确保光学探测器和鼓膜之间的瞄准线方面也有同样的固有困难。此外，消防员的运动很容易破坏瞄准线。

6、任何准确且精细地监测体温的设备均为“敏感”的温度计，必须进行校准。然而，仪器校准会出现漂移。这就需要定期进行重新校准，以保持准确性。如果在繁忙的情况下使用敏感的设备，该情况使得设备受到大量运动的力的影响，可能会出现突然且显著的校准漂移。如果依赖此种敏感的温度计在受试者温度过高时发出警报，那么校准漂移可能会导致虚假警报或未发出有效警报。因此，过于敏感的温度计不适合用于火灾救援期间对消防员体温的连续监测。

7、提出了基于耳的温度监测设备，其监测受试者耳道内的温度。此种设备坚固耐用，且适于部署在诸如处于恶劣条件下的消防员等受试者身上。然而，期望对此种设备进行改进，使其更加准确。

技术实现思路

1、第一方面，本发明提出了耳栓，包括热探测器；脉搏监测器；其中，在脉搏监测器获得佩戴所述耳栓的受试者的心率的指示的同时，所述热探测器能够获得受试者的耳道的空气内的热水平的指示。因此，本发明提供了一种非侵入性的、方便的且可佩戴的设备的可能性，其能够监测受试者的脉搏和温度。有些人的温度可能由于其活动或所处的环境而明显升高，但并未处于任何紧迫的危险中，因为其脉搏是有规律的，没有过快。另外，也许有些人的温度仅仅非常轻微地升高，但由于伴随着心率的提高，应由医务人员对其进行检查，以确保其未处于危险中。本发明的优点是可以通过单个可佩戴的仪器对这些人员进行识别。耳栓能够是耳机的一部分，也能够是助听器的一部分，或者仅是用于耳道的栓体。耳道是在不妨碍日常生活的情况下，对人进行生理监测的良好位置。例如，戴在手腕上的设备在盥洗室洗手时可能弄湿。此外，将设备固定在耳朵上比用带子将设备绑在手腕上更容易。

2、通常，热探测器包括设置为间隔预定的距离的至少两个热传感器，使得所述至少两个热传感器能够测量耳道内至少两个各自位置的空气的温度；其中，所述至少两个各自位置的空气的温度适于推断耳道内的温度梯度，以提供耳道内的热水平的指示。优选地，所述至少两个热传感器为半导体温度传感器，其可以纳入耳栓拟放入耳道的部分。使用耳道内空气的温度或热梯度作为受试者的身体热量或温度的指示，比现有技术中使用的大多数直接温度测量更鲁棒。

3、优选地，脉搏监测器为光学体积描记传感器或心冲击描记传感器。替代地，也可以使用其他探测脉搏的方法，如心电描记传感器。特别是，光学体积描记传感器是非常坚固的传感器，其允许耳栓由非常活跃的受试者佩戴。

4、可选地，所述耳栓进一步包括适合放入耳道的延伸部，所述延伸部具有第一侧和第二侧；所述第一侧和第二侧具有使得第一侧更靠近耳道壁而第二侧更远离耳道壁的尺寸；所述脉搏监测器置于第一侧，所述热探测器置于第二侧。通常，所述第二侧位于所述延伸部的表面上的凹陷中。由此带来的优势是增加了热探测器能够测量耳道内空气的温度而非耳道壁或组织的温度的机会。替代地，所述耳栓进一步包括用于放入耳道内的延伸部，所述热探测器置于所述延伸部上；耳栓具有栓部，用于在耳栓由受试者佩戴时留在耳道外，所述脉搏监测器置于所述栓部上；所述栓部具有适于在延伸部放入耳道时促使脉搏监测器与耳珠接触的尺寸；其中，受试者的心率的指示从受试者的耳珠获得。

5、可选地，耳栓还包括柔性印刷电路板；所述热探测器和脉搏监测器为柔性印刷电路板上的元件；所述柔性印刷电路板折叠为限定用于容纳热探测器的空间，且所述柔性印刷电路板折叠为装入耳栓内，使得当耳栓由受试者佩戴时，热探测器置入耳道内。

6、优选地，所述柔性印刷电路板具有刚性部分。通常，柔性印刷电路板由一层或多层硬质衬底加固，使得柔性印刷电路板的相应的一个或多个部分比柔性印刷电路板的其他部分更坚硬；其中，所述柔性印刷电路板是折叠的，使所述印刷电路板的坚硬部分配合，以限定用于容纳热探测器的空间。

7、在使用柔性印刷电路板的现有技术中，没有动机或需要具有任何刚性部分。因此，对柔性印刷电路板的部分进行刚性化允许人们将柔性印刷电路板折叠成提供略微半封闭空间或罩体的结构，并且其不会塌陷和变得扁平。这种新颖的方法教导对抗使柔性印刷电路板尽可能柔性的倾向，并允许刚性化的部分将敏感的电子元件包裹起来，并予以保护。

8、在第二方面，本发明提出监测受试者的身体热量的方法，包括以下步骤：在获得受试者的心率的同时，获得受试者的耳道内的热水平的指示；如果心率高于耳道内的热水平的预定的高阈值心率，则发出警报；或如果心率低于耳道内的热水平的预定的低阈值心率，则发出警报。该方法并不等同于任何诊断，因为没有做出诊断性结论。然而，该方法使得受试者的状况得到关注，以便医务人员可以对受试者进行检查。

9、通常，热水平的指示是耳道中的温度梯度。优选地，获得耳道内的热水平的指示的步骤进一步包括探测耳道内的温度梯度的改变。

10、优选地，所述方法进一步包括以下步骤：在观测受试者的皮下血液量的同时，观测热水平的指示；如果心率高于耳道内的热水平的预定的高阈值心率，而未伴随受试者的皮下血液量增加到预定的阈值量时，则发出警报。这一特点表明，在受试者的皮肤上散热的有效性可以通过皮下血容量或皮下血流量进行估算。

11、优选地，在同一时间段内观测受试者的皮下血液量的步骤包括：观测透入受试者的皮肤的光的吸收量。更优选地，观测受试者的皮下血液量的步骤包括：观测脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比例；将脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比例的增加视为皮下血液的增加；将脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比例的减少视为皮下血液的减少。正如有技术的人员所理解的那样，皮肤表面的血液更有可能含有脱氧血红蛋白，因此脱氧血红蛋白对皮下血液量或皮下血流量具有指示性。因此，监测脱氧血红蛋白给出了体内的热量被带到皮肤并消散到环境中的有效性的指示。

12、另一方面，本发明提出监测受试者的身体散热不足的方法，包括以下步骤：如果受试者的温度的升高未伴随皮下血流量同时且充分的升高到为温度升高的程度而预定的水平，则发出警报。

13、优选地，所述方法进一步包括以下步骤：观测受试者的心率；并且在发出警报之前，要求心率同时提高。这结合使用了心率、或者脉搏、温度和皮下血流量(或者皮下血液量)，以给出受试者是否应该由医务人员进行诊断的非诊断性的初步指示。当该方法用于耳戴式设备，如耳塞或耳机时，可以以方便的、非侵入性的、其他人几乎无法察觉的方式监测易感人群的健康状况，如消防员、体弱者、昏迷状态者、司机、囚犯等。

14、更优选地，所述方法进一步包括以下步骤：观测受试者的心率变化；在发出警报之前，要求心率变化同时减小。

15、另一方面，本发明提出折叠的柔性印刷电路板，包括：印有导线以提供电路的衬底；所述衬底的一个或多个部分为相对柔性的部分；以及所述衬底的一个或多个部分为相对刚性的部分；其中，所述衬底是折叠的，使相对刚性的部分限定用于容纳衬底上的电子元件的空间。

16、印刷电路板是相对新的，其提供了将电路塞入具有挑战性形状的设备的可能性。然而，趋势是使柔性印刷电路板尽可能地柔性。本发明给出相反的教导，即在柔性印刷电路板中提供刚性的部分。所述刚性的部分可以折叠，以提供功能性罩体，对接触敏感的且置于柔性印刷电路板上的电子元件提供保护，如光学传感器、温度传感器、压电元件、热释电元件等。此外，在敏感元件周围提供空间，可以更好地对可能潜入该元件的湿气进行干燥。因此，该保护提高了这种接触敏感元件的效率和寿命。

17、通常，衬底的其余部分的刚性是通过在衬底上施用一层刚性材料来提供。例如，该层刚性材料为金属。在某些情况下，电子元件包括至少两个热探测器。优选地，至少两个热探测器为半导体温度传感器。

18、在另一方面，本发明提出耳塞，包括：当耳塞由受试者佩戴时，用于放入耳道的塞体；以及如所描述的包含在塞体中的折叠的柔性印刷电路板。

19、在又一方面，本发明提出监测受试者的身体热量的方法，包括以下步骤：在获得受试者的心率的同时，获得受试者的耳道内的热水平的指示；如果心率低于耳道内的热水平的预定的高阈值心率变化(hrv)，则发出警报。本发明提供了一种可能性，即确定心率的提高是否会引起如低hrv所指示的受试者的任何焦虑或不适感。