[发明专利]基于耳朵的核心体温监测系统

说明书

一种非侵入式的方法和系统，用于连续监测用户的核心体温(Tc)，以预防过热风险。该系统包括：要佩戴在用户的耳朵中的检测单元，其用于通过多个传感器测量用户的生理数据；以及分析单元，其经由通信链路连接至检测单元，用于使用由检测单元测量的生理数据通过预测模型来计算用户的Tc，其中，考虑了心率和外部环境温度对用户的耳道温度的影响。传感器包括用于测量耳道温度的两个传感器(207，208)以及用于分别测量心率和外部耳廓温度的传感器(209，210)。预测模型优选地是随机森林预测模型或者线性或多项式回归模型。当计算的Tc在阈值水平以上(例如，在40℃以上)时，确定用户的过热状态。

技术领域

本发明涉及连续地监测用户的核心体温(Tc)的系统和方法。更具体地，本发明涉及用于连续地监测用户的核心体温(Tc)以防止过热的风险的非侵入式方法。

背景技术

在穿上个人防护装备时在热和/或潮湿环境中的体力活动会提高身体上的生理应激。这是许多热暴露行业的工作者(包括但不限于军事人员、消防员和采矿工作者)所关心的问题。这样的职业的日常任务通常涉及大量的体力劳动负荷、炎热环境工作条件，并可能需要穿戴厚的个人防护设备，从而增加了热工作的应激。进而，这可能会提高他们发展出诸如锻炼相关联的肌肉痉挛、热衰竭或劳力型热射病的疾病的风险。按极度体温过高(核心体温超过40℃)和中枢神经系统功能紊乱分类的劳力型热射病可能导致多器官系统功能障碍，并且甚至在严重情况下导致死亡。尽管有关于劳力型热射病的预防和治疗的大量文献，但是其在这些行业中的患病率仍在继续增长。这表明管理热工作应激的当前实践仍然不足以完全解决现有的问题。

现存的热应激管理策略集中在识别高风险环境和基于感知的热应激的行为改变。然而，这些策略未能考虑关键的易感因素，例如身体体质、热适应/习服状态、热损伤史和代谢产热的个体差异。因此，提出了使用可穿戴技术对个性化的生理监测的实现，作为解决个体热工作应激的潜在解决方案。热工作应激的评定涉及对诸如核心体温、皮肤温度、心率和出汗率的若干生理参数的测量。

然而，目前不存在准确且实用的方法来监测职业场合(setting)中的核心体温(Tc)。目前，可用于连续地监测Tc的设备事实是侵入式的，并且带来高昂成本，这样的设备例如直肠探针、食道探针和可摄取的遥测药丸。此外，插入直肠或食道的热敏电阻可能引起明显的用户不适，并且因此对于日常实施是不可行的。然而，尽管在利用可摄取的遥测药丸时提高了用户的舒适度，但该策略带来高昂的成本(例如，每单次使用药丸120美元)，而且由于需要考虑胃肠运动的个体差异而导致实施起来复杂。虽然诸如对口腔和腋窝温度的测量的非侵入式替代方案已被实施用于在临床场合中记录Tc，但是由于对环境因素的高度敏感性以及不能提供连续的Tc测量，这些策略仍然不适合在身体活动期间使用。

已研究耳朵作为人类Tc的替代测量位点的可行性。由于由也灌注下丘脑的颈内动脉引起的鼓膜的血管形成而提出鼓膜温度(T_ty)。可以通过直接接触鼓膜或者间接测量从鼓膜和耳道发出的热量来测量T_ty。虽然通过直接接触鼓膜来测量T_ty与Tc具有可接受的相关性，但是对于在热工作应激监测中使用而言是不安全的，，则热敏电阻在身体移动期间的移位可能导致鼓膜损伤或者如果传感器接触耳道的充分受神经支配的部分的话引起疼痛。使用红外传感器间接测量T_ty提供了更佳的舒适度和安全性。然而，由于准确反映Tc需要到鼓膜的视线，诸如耳道形状和/或插入深度不足的因素可能导致差异。由于红外传感器的差的绝缘、汗液凝结和加热引起的环境影响也可能影响测量结果。