CN111741710A - 核心温度检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于校准用于测量系统的核心温度的温度计的方法，包括确定系统的第一传热系数以及基于第一传热系数计算对应于系统的核心温度的核心温度数据。该方法还包括标识核心温度数据中的超过预定阈值的改变。通过响应于所标识的核心温度数据中的改变而确定第二传热来校准温度计单元。基于第二传热系数来计算核心温度数据。

Description

核心温度检测系统和方法

本申请要求于2017年12月28日提交的美国临时申请序列号No. 62/611,029和于2018年2月5日提交的美国临时申请序列号No.62/626,537的优先权权益，所述美国临时申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开涉及温度感测领域，并且特别是涉及感测人、动物或机器的核心温度。

背景技术

核心温度，也称为核心体温，是一个人的健康状况的重要量度。核心体温是身体内部环境的温度。正常的核心体温约为37℃。高于大约41℃或低于大约32℃的核心体温应促使人们立即寻求来自医务人员的帮助。

医务人员在医疗急救期间以及常规检查期间使用温度计测量病人的核心体温。核心体温的直接测量是典型的有创过程，需要在体腔内放置探头。作为替代，核心体温是通过测量各种其它部位的温度来估计或计算的，诸如口腔温度、腋下温度和前额皮肤温度。

期望所估计的核心体温是实际核心体温的准确表示。因此，合期望的是在核心体温估计、检测和计算领域的进一步发展。

发明内容

根据本公开的示例性实施例，一种用于利用温度计单元确定系统的核心温度的方法包括：利用温度计单元的控制器在第一时间处基于传热系数计算系统的第一核心温度，将所计算的第一核心温度作为第一核心温度数据存储在温度计单元的存储单元中。该方法还包括利用控制器在第一时间之后的第二时间处基于传热系数计算系统的第二核心温度，并将所计算的第二核心温度作为第二核心温度数据存储在存储单元中。另外，该方法包括利用控制器将温度差数据确定为所计算的第一核心温度数据和第二核心温度数据之间的差值。当温度差数据大于预定温度差阈值时，该方法包括（i）利用控制器重新计算传热系数，（ii）从存储器中删除第二核心温度数据，以及（iii）基于重新计算的传热系数计算系统的第三核心温度，并将重新计算的核心温度作为第三核心温度数据存储在存储器中。

根据本公开的另一示例性实施例，用于确定系统的核心温度的温度计单元包括温度传感器、热通量传感器、存储器和控制器。温度传感器被配置为感测系统的表面温度，并生成与感测到的表面温度相对应的温度数据。热通量传感器被配置为感测系统的热通量，并生成与感测到的热通量相对应的热通量数据。存储器被配置为存储温度数据和热通量数据。控制器可操作地连接到温度传感器、热通量传感器和存储器，并且被配置为确定与系统的核心温度相对应的核心温度数据。所述控制器被配置为响应于环境影响通过如下各项校准温度计单元：通过在第一时间处基于第一感测表面温度、第一感测热通量和传热系数计算第一核心温度数据，在第二时间处基于第二感测表面温度、第二感测热通量和传热系数计算第二核心温度数据，并且如果第一核心温度数据和第二核心温度数据之间的差超过预定阈值，则通过计算另一传热系数来校准温度计单元。

根据本公开的又一示例性实施例，一种用于校准用于测量系统核心温度的温度计单元的方法，包括确定系统的第一传热系数，并基于第一传热系数计算对应于系统核心温度的核心温度数据。该方法还包括标识核心温度数据中的超过预定阈值的改变，通过响应于所标识的核心温度数据中的改变而确定第二传热来校准温度计单元，以及基于第二传热系数来计算核心温度数据。

附图说明

通过参考以下详细描述和随附附图，上述特征和优点以及其它特征和优点对于本领域普通技术人员来说应当变得更加显而易见，其中：

图1是如本文所公开的患者和应用于患者皮肤的温度计单元的示意图；

图2是图1的温度计单元的框图和患者皮肤的一部分的横截面；

图3是图示用于操作图1的温度计单元的示例性方法的流程图；

图4是通过人体的热传递的电气模型的布置图和示意图；

图5是核心体温相对于时间的曲线图，其中传热系数没有响应于环境影响而调整；和

图6是核心体温相对于时间的曲线图，其中传热系数响应于环境影响而被调整。

具体实施方式

出于促进对本公开原理的理解的目的，现在将参考附图中图示并在以下书面说明书中描述的实施例。应当理解，这并不由此旨在对本公开的范围进行限制。应当进一步理解，本公开包括对所图示的实施例的任何更改和修改，并且包括本公开所属领域技术人员通常会想到的本公开的原理的进一步应用。

出于公开的目的，表述“A和/或B”意味着（A）、（B）或（A和B）。出于公开的目的，表述“A、B和/或C”意味着（A）、（B）、（C）、（A和B）、（A和C）、（B和C）或（A、B和C）。

如关于本公开的实施例使用的术语“包括”、“包含”和“具有”等是同义的。

如图1中所示，温度计单元100被安装在作为人体或人类患者示出的系统101上。温度计单元100被配置为确定患者的核心温度（本文中也称为“核心体温”）。此外，温度计单元100被配置为响应于环境影响180（图5和6）通过调节用于计算核心温度的传热系数（“hs”）来校准自身。因此，例如，当患者从寒冷环境移动到温暖环境时，温度计单元100可以准确地确定患者的核心温度。因此，当佩戴温度计单元100时，患者不被限制于特定的位置。温度计单元100是无创的，并且被安装在患者的皮肤102或系统101的表面上。温度计单元100快速且准确地监测患者的核心体温，并生成对应的电子核心温度数据。此外，温度计单元100准确地估计和/或计算所有类型患者的核心温度，而与性别、体重、身高和体重指数无关。本文中描述了温度计单元100的每个元件和操作温度计单元100的方法300（图3）。

参照图2，温度计单元100包括粘合部分105和带条107。粘合部分105被配置为将温度计单元100无创地安装到系统101的表面上。在图示的示例中，粘合部分105是对皮肤安全的粘合剂，其粘合到患者的皮肤102，并且将温度计单元100定位在用于确定核心温度的合适位置。

带条107类似地被配置为将温度计单元100无创地安装在系统101的表面上用于确定核心温度的合适位置处。除了粘合部分105之外，带条107可用作辅助约束，或者可用作在没有粘合部分105的情况下将温度计单元100安装到患者身上的独立部件。在另一个实施例中，温度计单元100不包括粘合部分105或带条107，并且温度计单元100由用户抵靠系统101保持，以便确定核心温度。

温度计单元100进一步包括可操作地连接到控制器124的电源104、输入单元108、显示器112、传感器组件116、存储单元120和通信单元170。电源104、输入单元108、显示器112、传感器组件116、存储单元120、通信单元170和控制器124每个都至少部分地位于外壳128内。在一个实施例中，外壳128被配置为在温度计单元100的操作期间被用户抓握。

在一个实施例中，电源104包括电池。例如，电源104是可充电锂聚合物电池。因此，温度计单元100在使用中是无绳的，并且不要求与主电源的有线连接。在其它实施例中，电源104被提供为任何其他电力源，诸如具有电力管理电路的能量采集器。

温度计单元100的存储器120是电子数据存储单元，其在本文中也被称为非瞬态计算机可读介质。存储器120被配置为存储程序指令数据138、核心温度数据142、温度数据146、热通量数据150以及与温度计单元100的操作相关联的其它电子数据。

输入单元108被配置为经由用户的操纵接收输入数据。输入单元108可以被配置为应用在显示器112上的触摸屏，其被配置为使得用户能够经由手指和/或触笔的触摸来输入数据。在另一个实施例中，输入单元108包括被配置为如可以由本领域普通技术人员利用的、接收用户输入的任何设备，包括例如一个或多个按钮、开关和/或按键等。

显示器112被配置为显示至少核心温度数据142的视觉表示。显示器112可以包括被配置为显示静态和动态文本、图像和其它视觉上可理解的数据的液晶显示器（LCD）。在另一个实施例中，显示器112是本领域普通技术人员所期望的任何显示单元。

温度计单元100的控制器124被配置为执行用于控制传感器组件116和确定/计算患者或机器的核心温度的程序指令数据138，所述患者或机器的核心温度被作为核心温度数据142存储在存储器120中。控制器124被提供为微处理器、处理器或任何其它类型的电子控制芯片。

继续参考图2，传感器组件116包括温度传感器154和热通量传感器162。温度传感器154被配置为测量系统101的表面温度。表面温度典型地不与系统101的核心温度相对应。例如，当系统101是人类患者时，表面温度是患者皮肤102的温度，并且低于核心温度。皮肤102包括表皮层103a、真皮层103b和皮下组织层103c。温度传感器154被配置用于直接抵靠患者表皮103a的表面放置，患者表皮103a在本文中简称为患者皮肤102。温度传感器154基于感测到的温度生成电温度输出信号。电温度输出信号被控制器124接收，并且包括温度数据146，其在本文中也被称为皮肤温度数据146。

热通量传感器162被配置为测量系统101的表面（诸如患者的皮肤102）处的热通量。在一个实施例中，热通量传感器162被配置用于直接抵靠患者皮肤102放置。“热通量”对应于所测量的热速率除以热通量传感器162的表面积。热速率对应于系统101辐射热量或失去热量的速率。热通量传感器162基于感测到的热通量生成电输出信号（典型地是电压）。由热通量传感器162生成的电输出信号被控制器124接收，并且包括热通量数据150。

通信单元170是无线或有线数据收发器单元，其被配置为向终端设备176传输数据并从终端设备176接收数据。例如，通信单元170被配置为将存储在存储器120中的电子数据中的至少一些（即，计算结果，诸如核心温度数据142）传输到终端设备176，所述终端设备176被提供为智能手机、PC或膝上型电脑等。在一些实施例中，代替生成核心温度数据142的控制器124，终端设备176生成核心温度数据142，并将核心温度数据142经由互联网传输到温度计单元100以存储在存储器120中。在这样的实施例中，通信单元170从终端设备176接收核心温度数据142。在进一步的实施例中，核心温度数据142在云中生成，经由互联网传输到温度计单元100，并由通信单元170接收以存储在存储器120中。

在操作中，温度计单元100根据图3的流程图所图示的方法300确定患者的核心体温。如下所述，方法300包括对温度计单元100进行校准，使得温度计单元100在温度计单元100和系统101所处的任何环境中准确地确定核心温度数据142。

参考图4，方法300基于通过布置402的热传递的电路模型400。布置402包括系统101、传感器组件116、空气层414和周围区域418。系统101被建模为身体核心410和皮肤102（所有层）。身体核心410对应于系统101在皮肤102内部的部分。空气层414对应于温度计单元100附近的空气。周围区域418对应于系统101和温度单元100所处的空间中的温度。

电学模型400表示通过布置402的热传递的静态部分；并且被配置为对装置402的稳态条件进行建模，而不是对所有热容进行建模。模型400包括电连接到皮肤电阻器408、传感器电阻器412、空气电阻器416和另一电压源420的串联连接的电压源404。电压源404对身体核心410的核心温度进行建模。电压源404的电压大小对应于患者的温度生成/输出。在一个实施例中，电压源404的大小对应于患者的核心体温。

皮肤电阻器408表现出对应于患者皮肤102的热阻的电阻。皮肤热阻是患者皮肤102对温度改变的阻力。皮肤电阻器408的电阻基于患者皮肤102的每一层的总热阻，皮肤102包括表皮103 a、真皮103b和皮下组织103c。

传感器电阻器412表现出与传感器组件116对温度改变的热阻相对应的电阻。传感器热阻是传感器组件116对温度改变的阻力。具体地，传感器电阻器412的电阻对应于温度传感器154的热阻和热通量传感器162的热阻。

空气电阻器416表现出与邻近于患者皮肤102的空气层414的热阻相对应的电阻。空气热阻是靠近温度计单元100的空气对温度改变的阻力。

电压源420的大小对应于围绕患者的周围区域418（或周围环境）的温度生成/输出。在一个实施例中，周围区域418包括至少围绕传感器组件116、外壳128、靠近温度计单元100的空气和/或靠近温度计单元100的衣物的环境。电压源404、420彼此相反，使得来自电压源404的电压与来自电压源420的电压相反。

如下面的图表中所示，对于模型400的每个电气变量，存在对应于患者和/或患者环境的对应热变量。

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根据该图表，温度（“T”）对应于电压（“V”），传热速率（“q”）对应于电流（“I”），热通量（“

”）对应于电流密度（“J”），热阻（“R_th”）对应于电阻（“R”），热容（“C_th”）对应于电容（“C”）。

为了确定皮肤102的热时间常数值（“τ”），下面操纵电气模型400和热等效模型。在示例性实施例中，假设对于所有患者而言皮肤102的热导率值（“k”）、比热容值（“c _p ”）和密度值（“ρ”）都具有恒定值，因为皮肤102的组成在所有患者中基本相同。热时间常数值（“τ”）基于将材料从初始温度加热或冷却63.2%至不同温度所需的时间。百分比是定义为（1-e^-1）的近似值，其中（“e”）是欧拉数，它是一个常数。

基于上述图表和模型400，使用对应的热变量书写欧姆定律。首先，使用电气变量，电流的欧姆定律可以书写为等式（1）。

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从图表中利用对应的热变量替换等式（1）中的电气变量，得到等式（2），其确定传热速率。

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此外，电流密度可以如等式（3）中所示那样书写。

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利用对应的热变量替换等式（3）中的电气变量得到等式（4），等式（4）用于确定系统中的热通量，因为在模型400中电流密度对应于热通量。面积（Area）变量是表面积，并且在电气变量和热变量这二者中是相同的。典型地，面积变量对应于被测量温度的区域的表面积。此外，面积可以是由热通量传感器162感测的面积。

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对于每个材料层（例如，即皮肤102的层103a、103b、103c），可以利用等式（5）计算热阻。

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在等式（5）中，

对应于材料层的厚度，k对应于该层的热导率。在一个实施例中，也使用材料参数来计算患者/系统的热容，但是这样的计算不用于确定患者的核心体温。结果，在一些实施例中，热容不由温度计单元100计算。

热通量传感器162被配置为测量通过皮肤102表面处的传感器组件116的热通量（“

”）。在一个实施例中，进行了简化，即通过皮肤102和传感器组件116的热通量仅垂直于皮肤层103a（即，皮肤102），并且通过皮肤102的热通量等于通过热通量传感器162的热通量。基于上述内容，跨皮肤102的温度差（即，温度改变）由等式（6）建模。

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在等式（6）中，

是同一时刻两个物理位置之间的温度改变，Tc是核心体温，并且Ts是皮肤102的表面温度。典型地，对于人体系统101，核心体温高于皮肤102的表面温度。核心体温可以通过以下等式（7）计算。

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在等式（7）中，温度改变（“

”）已经被如由热通量传感器162检测到的通过传感器组件116的热通量（“

”）除以皮肤的传热系数（“hs”）来代替。传热系数（“hs”）取决于皮肤102的热导率（即，1除以皮肤102的热阻）和测量通过其的热通量的面积（即，变量面积 （Area））。基于上述等式，传热系数（“hs”）可由等式（8）描述。

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传热系数（“hs”）取决于皮肤102的厚度，如等式（8）中包括皮肤102热阻所指出的。皮下组织103c（即脂肪层）对皮肤102的厚度贡献最大。此外，皮下组织103c的厚度在人与人之间以及特定人的区与区之间具有很大的范围。例如，典型地在患者手腕处比在患者腰部处具有更薄的皮下组织103c。因此，在操作中，皮下组织103c的实际厚度取决于患者身体上选定的温度测量点，其至少基于患者的性别、体重、身高和体重指数。利用上述因素，可以粗略估计皮肤的传热系数（“hs”）。对于根据方法300的最佳核心体温计算，传热系数（“hs”）被调整以计及环境影响180，如下所述。

再次考虑图3的流程图，方法300使用传感器组件116和传热系数（“hs”）来确定系统101的核心温度，在该示例中，系统101是人体并且被称为患者。方法300开始于将温度计单元100安装在患者身上或抵靠患者保持，其中传感器组件116的传感器154、162抵靠患者的皮肤102。例如，传感器组件116在核心温度感测处理期间被保持在位，以使得热通量传感器162能够以整个面积完全接触皮肤102。当与患者皮肤102接触时，传感器组件116生成皮肤温度数据146和热通量数据150，这二者均存储在存储器120中。如下所述，温度计单元100被配置为响应于温度计单元100和患者所处环境中的改变来调整传热系数（“hs”）的值，以校准温度计单元100。

在框302处，控制器124确定是否应该估计传热系数（“hs”）。在一个实施例中，当温度计单元100被配置用于不同的患者时，或者当用户改变/更新保存在存储器120中的关于患者的数据时，控制器124确定应当估计第一传热系数（“hs”）。在一个实施例中，基于系统101的已知因素、已知的值和/或已知常数来估计第一传热系数（“hs”）。例如，当系统101是患者时，基于皮肤102的估计厚度、患者的体重、患者的性别和/或患者的BMI来估计第一传热系数（“hs”）。在每次操作温度计单元100时，传热系数（“hs”）不变。相反，温度计单元100与先前确定的传热系数（“hs”）一起使用，直到确定应该执行重新校准或调整。

在方法300的框304处，温度计单元100确定和/或重新计算传热系数（“hs”）。为了确定传热系数（“hs”）（即，第二传热系数（“hs”））温度计单元100使用温度传感器154检测皮肤102的表面温度，并且温度计单元100使用热通量传感器162检测皮肤102的热通量。然后，使用温度数据146、热通量数据150和上述等式（保存为程序指令138），温度计单元100确定作为传热系数数据存储在存储器120中的传热系数（“hs”）。

接下来，框308包括使用传感器组件116来监测患者的核心温度。监测核心温度包括利用温度传感器154周期性地或连续地测量皮肤102的表面温度，并且利用热通量传感器162测量热通量。然后，使用上述等式（保存为程序指令138），控制器124生成存储在存储器120中的核心温度数据142。

根据该方法，温度计单元100被配置为准确地确定患者的核心温度。核心温度数据142可以显示在显示器112上，以用于由温度计单元100的用户或患者进行查看。附加地或可替代地，例如，使用通信单元170通过互联网将核心温度数据142发送到任何终端设备176，诸如智能手机。在一个实施例中，核心温度被连续或周期性地确定，并作为核心温度数据142存储在存储器120中。例如，可以每秒确定和更新核心温度。

接下来，在图3的框312中，控制器124确定环境影响180（图5和6）是否已经发生。环境影响180是靠近温度计单元100和系统101的环境中的改变，这导致温度计单元100必须被校准。如该术语在本文中被定义的那样，示例性环境影响180包括患者附近和靠近温度单元100的周围温度（即，周围空气温度）的突然改变，这可能发生在患者从具有第一室温的第一房间移动到具有不同于第一室温的第二室温的第二房间时。靠近温度单元100的温度包括源自温度单元100的半径约为一英尺的球体内的温度。其它环境影响180包括从温度计单元100添加或移除覆盖物、衣服层、织物或毯子等，这改变了靠近温度计单元100的空间中的周围温度。进一步的环境影响180包括增加或减少空气中的湿度，以及患者移向或移出阳光直射/阴影区。附加的环境影响180包括：改变或替换粘合部分105、将温度计单元100的位置从具有较少毛发的皮肤102的第一区改变到具有更多毛发的皮肤102的不同区（并且反之亦然）、在开始出汗或停止出汗的患者身上操作温度计单元100、以及将温度计单元100的位置从具有较少污垢或其它杂质的皮肤102的第一区改变到具有较多污垢或其它杂质的皮肤102的不同区（并且反之亦然）。

改变患者皮肤102和温度计单元100附近的空气温度但不改变患者核心温度的任何其它影响被作为环境影响180包括在内。也就是说，环境影响180改变温度计单元100周围的温度，但是不改变患者的核心温度。

例如，如果温度计单元100和患者被毯子覆盖，则环境影响包括将温度计单元100露出，使得温度计单元100不再被毯子覆盖。使温度计单元100露出会引起空气层414的改变（如由电阻器416所建模的），这导致热通量改变。结合电气模型400，环境影响180可以改变空气电阻器416的值和电压源420的大小。环境影响180不改变电压源404的值。

参考图5，温度计单元100被配置为基于核心温度数据142中的“突然”改变来检测环境影响180。图5图示了由温度计单元100生成的核心温度数据142的绘图。在大约12.5分钟时，环境影响180发生（由竖线表示），这导致温度计单元100（不正确地）感测到在仅大约4分钟的过程中，患者的核心温度已经非常突然地下降了大约2.0℃。当患者处于“室温”周围环境中时，患者核心温度的这种突然下降典型地是不可能的。

对应于图5的核心温度数据142的示例性环境180影响是从温度计单元100和患者移除织物层（即，毯子或衬衫），这导致患者和温度计单元100周围的空气温度降低。在图5中，没有对传热系数（“hs”）进行调整，并且在环境影响180之后，核心温度数据142不代表患者的实际核心体温。

环境影响180改变周围环境的温度，但是不改变系统的温度（以任何显著的程度），因为系统101的热时间常数比围绕温度计单元100的周围环境的热时间常数更大得多。在一个示例中，人的核心温度典型地在一天的持续时间内变化大约1.0℃，并且核心温度对周围环境的改变反应非常慢。在仅仅四分钟的过程中，图5中大约2.0℃的示例性温度改变对于患者来说是太过突然以至于无法显现的温度改变。也就是说，核心温度数据值的突然下降指示了环境影响180，并且不指示患者的实际核心温度，因为对于患者所处的任何合理温度而言，核心温度不能如此快速地对周围环境的改变做出反应。

为此，系统101定义第一热时间常数，并且围绕患者和温度计单元100的周围环境定义第二热时间常数。系统101的第一热时间常数是第二热时间常数的至少十倍。结果，温度计单元100周围的温度改变对传感器154、162的影响比温度改变对系统101的核心温度的影响更快得多。因为众所周知，核心温度对环境改变的反应非常缓慢，所以核心温度数据142的突然改变指示测量部位的错误、噪声或核心温度的错误计算。

在具体的实施例中，并继续参考图5，温度计单元100被配置为确定环境影响180已经发生。首先，控制器124在第一时间190处标识第一核心温度188，并且在第二时间196处标识第二核心温度194。第一时间190在环境影响180之前，并且第二时间196在环境影响180之后。第一核心温度188和第二核心温度194基于相同的传热系数（“hs”）来确定，并作为温度数据146存储在存储器120中。预定时间段198被定义为从第一时间190到第二时间196。例如，预定时间段198具有大约三分钟的持续时间。预定时间段198的持续时间被选择为比系统101的时间常数更小得多；例如，系统101的时间常数的0.5%。

接下来，控制器124被配置为将温度差202确定为第一核心温度188和第二核心温度194之间的差。如果温度差202小于预定的温度差阈值，则控制器124确定环境影响180没有发生。然而，如果温度差194大于预定温度差阈值，则控制器124确定环境影响180已经发生。预定温度差阈值的大小取决于由温度单元100检测的系统101的类型。当系统101是人类患者时，示例性的预定温度差阈值是从大约0.5℃到大约3摄氏度（3℃）。在其它实施例中，预定温度差阈值是从0.1℃到10摄氏度（10℃）。如图5的示例中所示，温度差202为大约2℃，并且温度阈值为0.75℃。因此，控制器确定在图5中已经发生了环境影响180。

如图3的框312中所示，如果控制器124确定没有发生环境影响180，则温度单元100继续计算核心温度，如方法300的框308中所标识的。

然而，如果在框312处，控制器124确定确实发生了环境影响180，则控制器124重新校准温度单元100以准确地确定核心温度。特别地，控制器124重新计算传热系数（“hs”）以对应于温度单元100目前所处的周围环境的目前条件。此外，在一些实施例中，控制器124删除在环境影响180之后生成的不准确的核心温度数据（诸如第二核心温度数据194），并基于重新计算的传热系数（“hs”）生成附加的核心温度数据（即，作为第三核心温度数据存储在存储器120中的重新计算的核心温度）。

接下来，方法300包括，在框308处，根据重新计算的传热系数（“hs”）计算核心温度。此外，方法300通过框312循环，以继续监测造成传热系数（“hs”）的附加改变的进一步的环境影响180。

温度单元100和对应的方法300解决了本领域中的技术问题。该技术问题是，当装置所处的环境经历温度和/或湿度改变时，已知的核心温度检测设备生成不准确的温度数据。温度单元100通过在环境影响180之后校准单元100来解决这个技术问题，所述校准通过确定新的传热系数（“hs”）的值来进行。温度单元100被配置为基于被测量的系统101的对应热时间常数来标识核心温度数据142中的简直不可能的突然改变（即，不指示系统的核心温度的实际改变）。

参考图6，图示了在环境影响180之后确定重新计算的传热系数（“hs”）的方法。在图6中，在控制器124标识出在发生环境影响180之后不久，温度计单元100调整/改变传热系数（“hs”）的值，直到所计算的核心温度返回到与环境影响之前不久相同的核心温度。温度计单元100被配置为识别出患者的实际核心体温在仅仅几秒钟内下降1.5℃是不太可能的（不可能的）（如图6中环境影响180附近所示），因为身体的热时间常数简直太大以至于不允许如此剧烈的改变。因此，温度计单元100假设核心体温没有响应于环境影响180而发生实际改变，并且温度计单元100改变用于计算核心体温的等式（即，等式（7））中的传热系数（“hs”）的值。传热系数（“hs”）值的改变计及由环境影响180建立的“新”环境并将温度计单元100校准到所述“新”环境。在图6中，温度计单元100使用传热系数（“hs”）的更新/改变值再次计算核心温度（即，在图3的框308处）。使用传热系数（“hs”）的更新/改变值使得温度计单元100能够继续确定/计算核心温度的准确值。具体来说，在60秒的移动平均滤波之后，计算出的核心温度保持在+0.3℃和-0.5℃的容差内。核心体温偏移约4℃具有其它原因，如测量不准确。

所公开的温度计单元100的实施例包括对患者核心体温的计算，由此，由于环境的改变，传热系数（“hs”）被调整，这对热流具有影响。经调整的传热系数（“hs”）不仅包括皮肤102的影响，而且还包括对热流的其它影响，如传感器设置和层组成的其它元素。在一个实施例中，为了计算核心体温，温度计单元100利用传感器组件116仅测量皮肤温度和热通量。

此外，本文中公开的核心体温确定/计算方法300也可以应用于确定被配置为机器（即，非生物对象）的系统101的核心温度。例如，机器定义核心温度，以及围绕机器的至少一部分的外部温度。在该示例中，本文中公开的方法300可用于确定机器的核心温度，只要外部温度比核心温度改变得更快（例如，外部温度改变速度是核心温度改变速度的10倍）。

方法300还使得能够从传感器组件116收集的数据中确定传热系数（“hs”）的值。具体地，如果皮肤102或其它材料的层组成的热特性是已知的，那么温度计单元100可以从传感器组件116收集的数据中确定皮肤（或其它材料）的传热系数（“hs”）。传感器组件116的热特性可以提前确定（即，电气模型400中的传感器电阻器412的电阻），因为传感器组件116的热特性不会随时间的经过、从人到人之间或响应于环境影响而改变。此外，为了计及湿度或汗水的热影响，温度计单元100可以包括湿度传感器（未示出）。确定皮肤传热系数（“hs”）的另一个益处是已知系数（“hs”）使得温度计单元100能够估计皮下组织103c的厚度。这样的信息在健康和健身领域中是有益的。

虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本公开，但是应当认为它们是说明性的，而不是被符号限制的。应当理解，仅呈现了优选实施例，并且在本公开的精神内的所有改变、修改和进一步的应用都期望受到保护。

Claims (15)

1.一种用于确定具有温度计单元的系统的核心温度的方法，包括：

利用温度计单元的控制器在第一时间处基于传热系数计算系统的第一核心温度；

将所计算的第一核心温度作为第一核心温度数据存储在温度计单元的存储单元中；

利用控制器在第一时间之后的第二时间处基于所述传热系数计算系统的第二核心温度；

将所计算的第二核心温度作为第二核心温度数据存储在存储单元中；

利用控制器将温度差数据确定为所计算的第一核心温度数据和第二核心温度数据之间的差；

当温度差数据大于预定温度差阈值时，（i）利用控制器重新计算传热系数，（ii）从存储器中删除第二核心温度数据，以及（iii）基于重新计算的传热系数计算系统的第三核心温度；和

将重新计算的核心温度作为第三核心温度数据存储在存储器中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

系统和温度计单元受到环境影响，

所述环境影响造成温度差数据大于预定温度差阈值，并且

所述环境影响不改变核心温度。

3.根据权利要求2所述的方法，其中：

所述系统是人体，

所述温度计单元安装在人体上，并且

所述环境影响改变靠近温度计单元的周围温度。

4.根据权利要求3所述的方法，其中：

环境影响包括人体从第一室温下的第一房间移动到第二室温下的第二房间，并且

第一室温不同于第二室温。

5.根据权利要求2所述的方法，其中：

环境影响包括从温度计单元上施加或移除覆盖物，以及

覆盖物被配置为毯子或衣服层。

6.根据权利要求1所述的方法，其中利用控制器重新计算传热系数包括：

调整传热系数的值，使得第三核心温度与第一核心温度相同。

7.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述系统定义了第一热时间常数，

围绕系统和温度计单元的周围环境定义了第二热时间常数，并且

第一热时间常数是第二热时间常数的至少十倍。

8.一种用于确定系统核心温度的温度计单元，包括：

温度传感器，被配置为感测系统的表面温度并生成与感测的表面温度相对应的温度数据；

热通量传感器，被配置为感测系统的热通量并生成与感测的热通量相对应的热通量数据；

存储器，被配置为存储所述温度数据和所述热通量数据；和

控制器，可操作地连接到温度传感器、热通量传感器和存储器，并且被配置为确定对应于系统的核心温度的核心温度数据，所述控制器被配置为通过以下方式响应于环境影响来校准温度计单元：

在第一时间处，基于第一感测表面温度、第一感测热通量和传热系数，计算第一核心温度数据；

在第二时间处，基于第二感测表面温度、第二感测热通量和传热系数，计算第二核心温度数据；和

当第一核心温度数据和第二核心温度数据之间的差超过预定阈值时，通过计算另一传热系数来校准温度计单元。

9.根据权利要求8所述的温度计单元，其中：

所述系统是人体，

所述温度计单元安装在人体上，

所述环境影响改变靠近温度计单元的周围温度，并且

所述环境影响不改变核心温度。

10.根据权利要求8所述的温度计单元，其中所述环境影响包括在所述温度计单元上放置一个层或从所述温度计单元上移除所述层。

11.根据权利要求8所述的温度计单元，其中：

所述系统定义了第一热时间常数，

靠近系统和温度计单元的周围环境定义了第二热时间常数，并且

第一热时间常数是第二热时间常数的至少十倍。

12.根据权利要求8所述的温度计单元，进一步包括：

能量采集器，其具有被配置为向温度计单元供应电能的电力管理电路。

13.一种用于校准用于测量系统的核心温度的温度计单元的方法，包括：

确定系统的第一传热系数；

基于所述第一传热系数计算对应于系统的核心温度的核心温度数据；

标识核心温度数据中超过预定阈值的改变；以及

通过如下各项来校准温度计单元：（i）响应于所标识的核心温度数据的改变来确定第二传热系数，以及（ii）基于所述第二传热系数来计算核心温度数据。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

基于系统的至少一个已知常数来估计第一传热系数；和

基于测量到的系统表面温度来确定第二传热系数。

15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

将系统和温度计单元暴露于改变靠近温度计单元的周围环境的温度但不改变核心温度的环境影响下；和

通过标识核心温度数据的改变来检测暴露于环境影响的程度。

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