[发明专利]基于通量测量结果的核心体温传感器系统

说明书

一种核心体温传感器系统，其具有跨第一绝缘层的多对温度传感器。感测温度以及温度传感器处的感测温度的变化率被监测。基于针对温度传感器的第一集合的第一代表性温度、针对温度传感器的第二集合的第二代表性温度和变化率信息来获得核心体温。

技术领域

本发明涉及一种用于基于通量测量结果来测量核心体温的温度传感器系统。本发明特别地涉及一种无源温度传感器系统。

背景技术

核心体温(CBT)是身体的深层结构中的工作温度，诸如肝、脑和心脏。其通常维持在针对健康对象的窄范围(36.5℃-37.5℃)内，使得基本内稳态不被干扰。然而，针对进出医院的若干组患者情况并非如此。CBT的改变可以归因于介入(诸如手术期间的麻醉)、病状、感染和恶化条件。针对手术患者，具有术中核心体温过低引起严重的并发症，包括手术创伤感染和心肌并发症。其还减少药物代谢，延长康复，并且引起热不适。因此，临床医师确保患者足够温暖，并且其温度在整个围手术期行程期间维持在舒适的范围内。

CBT的直接测量涉及使用对于唤醒和流动患者不实际的探头(诸如食管或者直肠探头)。备选地，CBT通过使用水银或者入耳式温度计(红外传感器)估计。这些测量结果是不连续的，并且可能存在不准确的问题。

已经经由有源或者无源传感器提出核心体温的无创性测量。

用于测量核心体温的有源温度传感器的已知设计包括第一温度传感器、热绝缘体、第二温度传感器和加热元件。

当温度感测设备抵靠身体的皮肤定位时，第一温度传感器测量皮肤温度。假定高于环境温度的核心体温，将存在在远离温度感测设备与皮肤之间的接触区域的方向上的感测设备中的减少温度梯度；温度感测设备内的特定位置远离接触区域越远，特定位置处的温度将越低。特别地，热绝缘体在该梯度中产生显著步长。因此，第二温度传感器将测量比第一温度传感器更低的温度。作为减小温度梯度的结果，热通量将通过远离接触区域的方向上的温度传感器呈现。

在人或动物的身体中也存在温度梯度。身体的核心具有比皮肤更高的温度，使得热通量从身体的身体朝向皮肤呈现以及作为设备自己中的温度梯度的结果的通过温度感测设备的热通量。

第一温度传感器与第二温度传感器之间的测量温度差是针对从皮肤接触区域朝向温度感测设备的顶部的热通量的量度。

所测量的温度差然后被用于控制加热元件。如果传感器的顶部被加热，则由热绝缘产生的感测设备内部的温度梯度部分地消失。因此，从温度感测设备与身体的皮肤之间的接触区域朝向感测设备的顶部的热通量减少。身体的皮肤变得更暖并且更接近于核心体温。加热元件将被加热直到第一温度传感器与第二温度传感器之间的测量温度差将变得非常小并且基本上等于零。

当第一温度传感器与第二温度传感器之间测量的温度差是零时，温度感测设备内的热通量也将是零。如果不存在通过温度感测设备的热通量，则从身体到温度感测设备的热通量也将接近于零。如果不存在身体与温度感测设备之间的热通量，则可以假定温度感测设备具有与身体的核心相同的温度。

针对主动传感器中的连续升温元件的需要出于能量消耗的原因使该技术较不利于实现在可穿戴物中。

另一方面，无源传感器不要求加热元件并且使用通过传感器的热流来估计CBT。这些传感器包括单和双热通量方法。单热通量方法基于测量通过绝缘良好的传感器的单热流，然而双热通量方法使用通过不同热阻或厚度的材料的热流来导出核心体温。尽管这两种技术已经示出有前途的结果，但是导致不均匀热分布的人类工程学和下层皮肤解剖结构仍然保持关于提出前额贴片或甚至两个这样的贴片的大多数先前方法的问题。

图1示出了两个层之间的简化热流表示并且其中一对温度传感器被用于估计跨层之一的流。具有热阻R0的下层表示核心身体区域与皮肤之间的问题，而具有阻抗R1的上层表示皮肤的顶部的热绝缘材料。温度传感器被放置在两个位置：接近皮肤的一个传感器，测量T1(底部或皮肤温度)和绝缘材料的顶部的第二传感器，测量T2，顶部温度。