[发明专利]基于个性化热调节模型的实时内核温度估计方法及系统

说明书

本发明实施例公开了一种基于个性化热调节模型的实时内核温度估计方法及系统，其中，该方法包括：获取所有个体特征参数、环境条件参数、服装物理参数以及个性化定义热调节模型的出汗率；通过获取实时心率值以及个体特征参数获取机体的实时新陈代谢率的预测结果；根据环境条件以及着装参数计算服装内部的热湿传输过程，确定热调节模型的外边界条件；进行个性化的人体热生理仿真，获得个体化的实时内核温度估计结果。在本发明实施例中，基于经典的25节点热调节模型进行实时内核温度估计，不仅能够提供各种场景下的实时内核温度估计结果，同时考虑了服装和个体化差异对于人体热调节反应的影响，能够提供一个更加准确的个体化的估计结果。

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种基于个性化热调节模型的实时内核温度估计方法及系统。

背景技术

内核温度也称体温，是指人体组织深部的平均温度。人体的内核温度通常被维持在37℃左右的一个狭窄范围内，这是保证人体正常生理功能和生命活动的必要条件。绝大多数条件下，当外界环境发生变化时，人体的热调节系统能够通过调节机体的新陈代谢热以及散失到外界的热量来维持机体与外界环境之间的热平衡，进而确保内核温度始终在一个安全的范围内。但是在一些极端条件下，如在高温环境下工作或长时间的剧烈运动，人体热调节系统不能够及时的将大量的热量散失到外界环境从而会导致机体的内核温度持续升高。当人体内核温度达到39-40℃，一些热疾病如中暑、晕厥等就有可能发生，严重情况下甚至会导致死亡。因此，实时监控内核温度能够有效避免日常生活中的如中暑等热疾病的发生。

然而，目前已有的测量内核温度的方法都存在各种各样的缺陷而无法有效应用在实时活动场景中，即使是被认为最适合于运动场景中的遥测胃肠道温度的CorTempTM核心体温监测方法也由于其成本过高而无法得到推广。为了克服这些问题，研究者们普遍采用人体热生理建模的方法来在各种条件下较准确的估计出人体内核温度，进而可以提前采取防护措施来避免危险的发生。但是这些现有的方法都存在一些问题，有的模型不能应用在实时场景中，也有的虽然能应用在实时场景中但是只能给出一个基于群体的平均预测值，而不能够提供一个准确的个体化的估计结果。因此如果能够提出一种实时的并且能够考虑个体的差异性进而给出一个个性化的内核温度估计结果的方法对于保护各种条件下人体的健康和生命安全具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于个性化热调节模型的实时内核温度估计方法及系统，能够提供各种场景下的实时内核温度估计结果，并在服装和个体化差异对于人体热调节反应的影响提供一个更加准确的个体化估计结果。

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于个性化热调节模型的实时内核温度估计方法，所述方法包括：

获取所有个体特征参数、环境条件参数、服装物理参数以及个性化定义热调节模型的出汗率；

通过获取实时心率值以及个体特征参数获取机体的实时新陈代谢率的预测结果；

根据环境条件以及着装参数计算服装内部的热湿传输过程，确定热调节模型的外边界条件；

进行个性化的人体热生理仿真，获得个体化的实时内核温度估计结果。

优选地，所述获取所有个体特征参数、环境条件参数、服装物理参数以及个性化定义热调节模型的出汗率的步骤，包括：

获取人体的个体特征参数，包括：性别、年龄、体重、最大耗氧量VO2max和对环境的热适应状态；

获取当前的环境条件参数，包括：空气温度、相对湿度以及风速；

获取当前人体的着装条件参数，包括：服装样式、材质及各部分的覆盖率；

根据个体特征参数定义25节点热调节模型的出汗率计算公式。