用于核心体温测量的系统和方法与流程

本发明涉及对核心体温的测量，尤其是使用表面安装的温度传感器对核心体温的测量。

背景技术：

核心体温(CBT)作为医院的许多部分以及家庭监测中的生命体征是很重要的。

本发明对于家庭监测应用并且特别对于婴儿监测尤其有意义。

当父母对其孩子的健康有疑问时，信息搜寻主要在因特网上完成，但成效有限。在许多情况下，信息量过多，并且造成更多的焦虑和不确定性。

据报道，在过去十年中，孩子的急诊部门咨询已经增加了大约40％，并且初级护理和超时服务的使用也已经显著增加。

父母和GP两者都将温度视为确定和追踪生病的孩子的严重程度的有价值的指标，并且因此被选择为要追踪的主要参数。通常，当父母怀疑其孩子是否生病时，他们将其手放在孩子的头部或脖子上，以确定孩子是否感觉比正常人热。如果孩子感觉异常热，则父母希望通过利用直肠温度计或耳温计测量温度来确定他们的孩子是否可能发热。

在发热症状的情况下，研究示出，三分之一的父母每4小时或更长时间检查一次他们的孩子的体温，四分之一的父母在1到2小时内检查一次，并且五分之一的父母每30分钟检查一次他们的孩子的体温。测量孩子的核心温度的频率也受发热高度的影响。尽管很多父母都很熟悉年幼的孩子能够具有非常高的发热的事实，但仍然令人担忧。

在已经确定孩子发热后，可以使用温度监测可佩戴设备来保持对发热的跟踪。特别是当父母必须在晚上让发热的孩子上床睡觉时，连续温度监测可以用于在温度达到特定限制的情况下警告父母，或者其甚至能够检测高热惊厥。

声称在皮肤上连续测量核心体温的现有家庭监测可佩戴产品非常不准确。市场上存在可以连续跟踪温度的可用的产品，但也存在舒适性和可靠性问题。最重要的要求中的两个是，佩戴物不仅应该对于孩子而言佩戴舒适，还应该以不对已经感到不适的孩子增加不适感的方式将其附接并从孩子身上取下。

测量CBT的商业上可用的选项包括侵入性直肠探针或涉及零热通量的方法，其是使用电子器件来创建完美绝缘体的方法。最近，3M(商标)推出了Spot-On传感器，所述传感器使用该技术进行CBT测量。尽管不引人注目，但是该技术的缺点包括需要控制回路和加热元件以将流量保持为零，这使其为难以集成在可佩戴感测解决方案中的选项。3M产品主要用于医院内部而不是在家中。

使用热通量的无源感测的CBT的测量也是一种选项，并且先前已经在例如Gunga，Hanns-Christian等人的“A non-invasive device to continuously determine heat strain in humans”(Journal of Thermal Biology 33.5(2008)：297-307)中进行了描述。

无源感测依赖于通过使用由绝缘材料分离的至少两个温度传感器来测量热通量。图1示出了基于无源感测的传感器的范例。

身体被示出为层10，并且要测量的核心体温是T0。传感器包括绝缘层12，所述绝缘层具有抵靠皮肤的第一温度传感器14以及位于绝缘层12的相对侧上的第二温度传感器16。皮肤表面处的温度传感器测量温度T1并且外部的温度传感器测量温度T2。

核心体温T0通过以下等式计算：

存在执行无源CBT测量的两种主要方法；使用单个热通量传感器或双热通量传感器。

单热通量方法是用于执行偏远区的温度测量的最简单方法。单热通量方法仅需要由绝缘材料分离的两个温度传感器，如图1所示。如果绝缘材料的热阻率R已知，则能够使用等式2计算两点之间的热流：

热阻率由等式3给出：

其中，l是获取温度的点之间的距离，并且k是材料的热导率。

如果图1中的层被假定为具有恒定厚度的无限宽的材料片，则热流仅在垂直方向上。相同的通量流过两者材料并且由等式4给出：

这可以重写为等式5：

R1是传感器中使用的材料的已知热阻率。如果身体热阻率R0已知，那么该方法可用于测量T0。然而，这些计算仅对无限宽的材料片有效，因为仅在这些条件下，热流仅在横向方向上。实际上还将存在侧向分量，这将导致计算中的不完美。常用的方法是使用固定的测量部位并且估计传感器下的人体组织的热阻率。这在实践中可能很困难。

一种选项是对身体的热阻(R0)使用固定平均值。这是处理未知身体热阻率的一种方式，但是对每个人值是不同的。CBT计算直接受到身体的热阻率的影响，使得如果使用身体的固定热阻，身体热阻的变化将被完全忽略，这导致CBT估计的误差。

US2006/0056487公开了一种使用两个通量传感器的核心温度监测系统，并且两个通量传感器的不同特性使得从身体的深区到身体表面的部分中的未知热阻能够被取消。还建议来自已知温度计的测量结果也可以由系统使用。这提供了具有多个部分和用户所需的不同操作的更复杂的系统。

因此需要精确的、对于用户而言简单的方法来测量核心体温。

技术实现要素：

本发明由权利要求定义。

根据依据本发明的方面的范例，提供了一种核心体温监测系统，包括：

第一核心体温温度计；

包括热通量传感器的第二温度计，其中，所述热通量传感器包括用于应用于皮肤以随时间提供温度监测的衬垫；以及

控制器，其用于使用在初始测量操作期间来自第一温度计的输出来校准第二温度计，

其中，第一温度计可移除地被附接到所述第二温度计，其中，所述第一温度计适于在被附接到所述第二温度计时使用，并且所述第二温度计适于在从所述第一温度计拆下时使用。

该系统通过使用初始核心体温测量来提供对被应用于皮肤的通量传感器的校准。以这种方式，将典型核心体温温度计(诸如直肠温度计)的功能和使用与可佩戴功能结合。整个系统是单个产品，其仅需要最小程度地改变用户操作标准核心身体温度计的方式。

核心体温使得能够通过对因人而异的身体热阻进行良好的评估来进行校准。该热阻可以针对每个人被测量，因此通过跟随使用系统的特定流程，可以补偿个体间的该热阻的变化。因此，控制器例如适于确定身体和皮肤的热阻(即，要测量的核心温度与皮肤上的传感器之间的热路径)，并且由此校准第二温度计。

通过将第一温度计布置为可移除地附接到第二温度计，并且在被附接到第二温度计时使用其，用户具有要使用的单个设备。如果核心体温测量结果没有揭示需要温度监测(使用第二温度计)，则系统不再被使用，并且被清洁以供将来使用。如果核心体温测量结果揭示温度监测(使用第二温度计)是合适的，那么两个温度计分离，并且使用第二温度计。然后第一温度计可以被清洁以供其它时候使用。

第二温度计可以包括用于应用于皮肤的第一温度传感器和通过已知热阻率的层与第一温度传感器间隔的第二温度传感器。这提供了单个通量传感器。事实上，作为校准流程的结果仅需要一个流量传感器。

第一种核心体温温度计可以包括直肠温度计。

第一核心体温温度计与第二温度计之间的连接优选地提供数据连接以及机械连接。因此，第一个核心体温温度计自动将其数据发送到第二温度计，以用于校准目的。

第二温度计可以包括电源，并且第一温度计与第二温度计之间的连接提供从电源对第一温度计的供电。因此，整个设备具有单个电源。

例如，第二温度计用作用于使用第一核心体温温度计的手柄。

第二温度计可以包括用于抵靠皮肤安装并保持衬垫的固定件。在一个范例中，固定件包括用于安装在衣物或尿布的腰带的边缘上的夹子。因此其被腰带压靠于皮肤，并且其可以保持就位以进行长期监测，例如几天甚至几周。

优选地提供无线发射器以用于将第二温度计读数发送到远程设备。远程设备可以是具有合适app的移动电话或其他便携式设备。其可以甚至在夜间向系统的用户提供警报或警告。

根据本发明的另一方面的范例提供一种核心体温监测方法，包括：

将使用第一核心体温度温度计的核心温度测量作为初始测量操作，其中，第一温度计被附接到包括热通量传感器的第二温度计；

将第一温度计从第二温度计拆下；

将第二温度计应用于皮肤；

使用在初始测量操作期间来自第一温度计的输出以及由第二温度计做出的测量结果来校准第二温度计；并且

使用第二温度计来随时间提供温度监测。

该方法通过提供单个初始核心体温测量结果作为校准，使用皮肤表面传感器提供准确的温度监测。

可以确定皮肤的热阻并将其用于校准第二温度计。核心体温测量例如使用直肠温度计来执行。

核心体温测量是利用附接到第二温度计的第一核心体温温度计完成的，然后第二温度计被拆下。因此，仅存在针对用户的一个设备。第二温度计可以安装在一件衣物(例如内衣)或尿布的腰带的边缘上。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的范例，其中：

图1用于解释单个温度通量传感器的功能如何；

图2示出了核心体温传感器系统；

图3更详细地示出了皮肤安装的传感器的设计；

图4示出了具有被夹到尿布腰带的皮肤安装的传感器的婴儿；

图5示出了与远程设备通信的图2的系统；并且

图6示出了核心体温感测方法。

具体实施方式

本发明提供一种核心体温监测系统和方法，该系统包括第一核心体温温度计和包括热通量传感器的第二温度计。第二温度计应用于皮肤，以提供随时间的温度监测。使用在初始测量操作期间来自第一温度计的输出对第二温度计进行校准。第一温度计可移除地附接到第二温度计，其中，第一温度计适于在附接到第二温度计时使用，并且然后当要使用第二温度计时被拆下。

该系统通过使用初始核心体温测量来提供应用于皮肤的通量传感器的校准。以这种方式，将典型核心体温温度计的功能和使用与可佩戴连续监测功能结合。

图2示出了核心体温监测系统的范例。

该系统包括第一核心体温度温度计20和包括热通量传感器的第二温度计22。

第一温度计20可移除地附接到第二温度计22。当两者附接时，如图2的顶部所示，使用第一温度计20。在该配置中，第二温度计22用作第一温度计的手柄。

第二温度计可以包括用于显示由第一温度计进行的测量的显示屏24。然而，这完全是任选的，如将从下面的描述中变得显而易见的。

范例将第一温度计20示出为直肠温度计，尽管其可以是口腔温度计或腋下温度计。其以已知的方式获得内部核心体温的直接测量结果，而不是测量外部皮肤温度。

第一温度计用于抽查温度，例如婴儿的温度，而不是用于连续监测。如果抽查揭示温度监测可能合适，则第二温度计22用于该目的。第二温度计包括上述通用类型的通量传感器，并且其应用于皮肤。要使用第二温度计，第一温度计如图2的下部所示被移除。

温度的抽查不仅用作温度测量，而且用作第二温度计22的校准步骤。具体而言，在已知的核心体温度T0的情况下，变得能够使用等式5计算身体热阻R0：

因此，通量传感器测量结果T1和T2、已知的核心体温T0和通量传感器本身的绝缘体的已知热阻R1的组合使得能够导出身体热阻R0，并且然后将其用于校准来自第二温度计的所有未来读数。

第二温度计具有控制器，以用于使用在初始抽查测量期间来自第一温度计的输出来校准第二温度计。

数据收集完全自动化，而无需用户参与。代替地，每次使用第一温度计时，测量的温度被存储为最新近的值。为此目的，两个温度计之间的连接提供了它们之间的数据链路。控制器例如被安装在第二温度计壳体中。

当使用第二温度计时，最新近的核心温度测量结果用于校准。系统可以基于检测到两个部分的断开或者基于通过第二温度计对适当范围内的温度的感测，或者通过用户激活第二温度计(即，将其打开)而检测到正在使用第二温度计。

第二温度计用于应用于皮肤。其是通量传感器，例如如上所述，并且是公知的。其例如包括用于应用于皮肤的第一温度传感器和通过已知热阻率的层与第一温度传感器间隔的第二温度传感器。仅需要一个通量传感器。

图3示出了用于安装在一件衣物或尿布的腰带的边缘上的第二温度计22的设计的一个范例。

图3将婴儿的皮肤示出为30。第二温度计包括夹在尿布34的边缘上并因此被压靠于皮肤的壳体32。壳体的内表面承载通量传感器36。第二温度计22的安装可以在图4中更一般地看出。

当然，第二温度计可以以其他方式安装在对象的胸部、腰部或肢体上，或者通过附接到衣服，或者通过例如通过使用绑带或粘合剂片块附接到对象。可以使用任何合适的固定件。

通过布置可移除地附接到第二温度计22的第一温度计20并且在附接到第二温度计时使用所述第一温度计，用户具有要使用的单个设备。

如果抽查没有揭示需要温度监测(使用第二温度计)，则系统不再使用，并且被清洁以供将来使用。如果核心体温测量揭示温度监测(使用第二温度计)是合适的，那么将两个温度计分离，并且使用第二温度计。然后第一温度计可以被清洁以供另外的时间使用。

图5示出了系统中的部件的一个范例。

第一温度计20包括由第二温度计22中的电源52供电的温度传感器50。连接包括用于该目的的电力线连接。来自温度传感器50的输出数据也通过数据线被提供给第二温度计22。注意，数据连接可以是无线的，并且第一温度计甚至可以具有其自己的电源。在这种情况下，连接能够是完全机械的。

第二温度计包括电源(电池)52、控制器54、存储器56、无线发射器(并且任选地还具有接收器)58和通量温度传感器60。无线发射器可以使用任何合适的协议，诸如蓝牙或WiFi。

存储器不仅存储来自第一温度计20的核心温度测量结果，而且存储连续监测温度数据的历史以用于之后的通信或用于分析温度测量结果的变化率。该数据存储可以额外地或任选地由远程设备62(下面描述的)执行。

控制器执行校准功能以及任何其他系统功能，例如两个温度计之间的连接和断开的检测。

温度测量结果被无线传送到远程设备62，诸如，具有用于解释和显示温度数据的合适app的智能电话。设备62可以甚至在夜间向系统的用户提供警报或警告。

设备62还可以用于配置温度计，例如以指定以如何频率通过无线连接提供数据(例如，每几分钟或每小时)。

图2示出了作为第二温度计22的部分的显示器。这是任选的，其中，可以使用远程设备。然而，对于抽查，机载显示器为用户提供了更大的易用性。对于连续监测，远程设备上的显示器更方便。

系统提供了具有抽查温度计(诸如，直肠温度计)和连续测量温度计的组合的核心体温测量系统。家长对婴儿的直肠温度的测量很熟悉，因此该初始抽查步骤对他们来说被认为是很自然的。

图6示出了核心体温监测方法。当对象(例如幼儿或婴儿)示出异常行为时，方法开始。

系统的用户(例如，婴儿的父母)在步骤70中首先通过感觉他们的前额和脖子来检查婴儿。如果婴儿比平常感觉热，则方法进行到步骤72。

在步骤72中，作为初始抽查操作，用户使用第一核心体温温度计来进行核心温度测量。测量的温度可以在系统的显示屏上本地查看或在诸如智能手机的远程设备上查看。

如果抽查揭示核心体温高，则决定提供连续监测。

在步骤74中，将第一温度计从第二温度计拆下。这产生了小的可佩戴的卫生的第二温度计。在步骤76中将第二温度计应用于皮肤，例如通过夹在尿布或内衣上。通量传感器被应用于皮肤。

系统在步骤78中使用在初始测量操作期间来自第一温度计的输出和由第二温度计做出的测量结果来自动执行校准。该校准实质上涉及计算身体的热阻R0。通量传感器然后能够提供核心温度的可靠估计。

在步骤80中，第二温度计用于提供随时间的温度监测。远程设备可以例如在温度达到设置限制时提供警报。

注意，抽查仅需要每对象执行一次，并且在整个随后的连续测量时段期间(其能够长达数周)有效。

处理能力可以在温度计布置中或在远程设备中或共享。在一个极端情况下，温度计简单地将所有原始数据传送到远程设备，并且其使用远程app执行所有计算和数据处理。app控制整个流程，并且确保如果系统用于不同的婴儿或孩子，则身体热阻率再次被确定。

在另一极端情况下，所有的处理都是在温度计布置中执行的，而远程设备仅仅用作远程显示和警报系统。

处理可以以任何方式在本地和远程控制器之间划分。

如上所述，实施例利用控制器。控制器可以以多种方式利用软件和/或硬件来实施，以执行所需的各种功能。处理器是采用一个或多个微处理器的控制器的一个范例，所述一个或多个微处理器可以使用软件(例如，微码)来编程以执行所需的功能。然而，控制器可以在采用或不采用处理器的情况下实施，并且还可以被实施为执行某些功能的专用硬件和执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)的组合。

可以在本公开的各个实施例中采用的控制器部件的范例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

在各种实施方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质相关联，诸如易失性和非易失性计算机存储器，诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM。存储介质可以利用一个或多个程序编码，所述一个或多个程序当在一个或多个处理器和/或控制器上运行时执行所需的功能。各种存储介质可以被固定在处理器或控制器内，或者可以是可运输的，使得其上存储的一个或多个程序可以被加载到处理器或控制器中。

通过研究附图、公开内容和权利要求，本领域技术人员在实践请求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。尽管在相互不同的从属权利要求中列举了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。