CN113164069A - 具有通知功能的感测器系统以及用于对生物体的温度进行连续无线监测和分析的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于连续读出的系统和方法。感测器系统具有通知功能和用于连续无线监测并分析生物体的温度的方法。本发明的目的是通过以下方法实现的：用于附着到生物体的表面的接触表面、与接触表面热接触的感测器、用户输入感测器、可操作地连接到感测器的无线电芯片，其中，无线电芯片将通过从感测器读取数据来响应来自读取器的感应信号并发送所述数据，以及用于操作所述感测器的方法，其中使用第二感测器对来自感测器的数据进行环境影响补偿，所述第二感测器用于检测选自以下各项的至少一个属性：环境温度、压力、流量、液位、接近度、位移、生物、图像、气体、化学制品、加速度、取向、湿度、水分，阻抗、电容、力、电、磁和质量，从而形成补偿数据。

Description

具有通知功能的感测器系统以及用于对生物体的温度进行连 续无线监测和分析的方法

技术领域

本发明涉及总体上具有通知系统的测量系统，并且更具体地，涉及用于对生物体(organism)的核心温度进行测量和分析的系统和方法。

背景技术

最新的技术反映在鼓膜(耳内)、口腔或直肠测量以及颞动脉红外感测中。问题在于这些方法需要笨重的设备、需要成年人来处理，因此不适合进行连续的人工无人监测。在专业护理环境中，直肠探头被用于连续监测，例如，中性粒细胞减少症患者，其中发热可能迅速发展，并且发热是监测败血症是关键参数。这些直肠探头会导致患者严重不适、伤口和附加感染的风险。提到的这些方法均不允许用户触发通知给看护者。

从现有技术来看，应该参考传统的温度计。

还应该参考WO2018/186748，该专利涉及使用用于表面接触的接触表面、接触表面感测器以及可操作地连接至感测器的无线电芯片(radio chip)进行连续读出的系统和方法；以及用于测量环境温度、压力、流量、工作流和流程、液位(level)、接近度、位移、生物、图像、气体、化学制品、加速度、方向、湿气(humidity)、湿度(moisture)、阻抗、电容、力、电、磁和质量的方法，从而形成补偿数据。

此外，应该参考EP3296708，该专利涉及深部体温计，其公开了核心体温计，该核心体温计具有基板和受热端子，通过该受热端子来接收热流并将该热流分成两个热流，每个热流由相应的热流测量系统来测量，该热流测量系统包括输入侧和输出侧温度感测器。

最后，应该参考US2007100666，该专利涉及监测系统，该监测系统包括具有至少一个感测器的模块，该感测器可以是壳体内的电场感测器。

因此，需要克服上述问题的方法和系统。

发明内容

本发明要解决的问题

因此，本发明的主要目的是提供感测器，该感测器包括用于用户触发通知的功能以及用于对生物体的核心温度进行连续测量和分析的方法。

用于解决问题的装置

根据本发明，所述目的是通过感测器实现的，该感测器用于对权利要求1的前序部分中限定的生物体的温度进行测量，具有权利要求1的特征部分的特征，以及用于对权利要求14的前序部分中限定的感测器进行操作的方法，具有权利要求14的特征部分的特征，以及用于对权利要求15的前序部分中限定的用于对用户输入进行登记(register)的方法，具有权利要求15的特征部分的特征。

在本发明的第一方面中，提供了用于对生物体的温度进行测量的通知触发器和感测器，所述通知触发器和感测器包括：第一层(104)，其与生物体热连接；绝缘材料的第二层(122)并放置于第一层(104)的顶部上；第一温度感测器(110)，其经由第二层(122)与第一层(104)热连接；第二温度感测器(120)，其与生物体热绝缘，其特征在于，第一温度感测器和第二温度感测器位于第二层(122)的上方，用于触发通知的用户输入感测器位于第二层上方，并且能够受物理输入，或例如，物理运动模式-如摇动或敲击的检测的影响。

当参考彼此层叠的第一层、第二层和第三层(它们相互以堆叠的样式组织起来)时，其中第一层最靠近生物体。第二层层叠在第一层上，其中第二层比第一层更远离生物体。如果将第一层放置在水平表面上，则可理解这些层是水平堆叠的。通常也称为夹层结构。这些层不需要具有相同的形状、厚度、面积、取向，这意味着这些层可以部分重叠，同时仍然保持层的堆叠的形式。

优选地，感测器和通知系统包括至少一个附加感测器，该附加感测器对第二物理特性进行测量，所述第二物理特性选自：温度、压力、流体流量、热流量、液位、接近度、位移、生物阻抗、图像、光、气体、化学制品、加速度、取向、湿气、湿度、阻抗、电容、力、电、磁、质量和音频。这将有利于改进对生物体的监测。

优选地，感测器(100)的特征在于，还包括在第二层上方的第三层，优选地，第三层和第一层包括金属材料。一个优点是，这些层可以用作电荷的电容式储存器。

优选地，感测器的特征在于，用户输入感测器(160)对物理用户输入进行登记。输入设备的此类装置可以是选自以下各项的感测器：压力、接近度、位移、加速度、阻抗、电容、力、音频和按钮。

优选地，感测器的特征在于，用户输入感测器(160)对物理用户输入进行登记。其中此类输入可以是时间编码的序列，用于在输入之间进行区分并限制错误通知。

优选地，感测器的特征在于，用户输入感测器(160)对物理用户输入进行登记。其中此类输入用时间戳进行登记，以限定用户经历的事件的数据。

优选地，感测器的特征在于，还包括用于收集电能的装置(142)和至少一个能量储存单元，其中所收集的能量被储存在能量储存单元中。一个优点是可以将能量储存起来以备后用。可以使用用于将光电、热电、压电、电磁、磁、电、氧化、静电、生物能转换为电能的装置从周围环境中收集能量。

优选地，感测器的特征在于，还包括用于收集电能的装置(142)，并且其中从物理用户输入到用户输入感测器(160)收集能量。

优选地，感测器的特征在于，还包括用于对第一温度感测器和第二温度感测器进行采样的处理装置。一个优点是温度感测器数据可以转换为数字格式。处理装置是可编程的和可改变的，其中所述处理装置可以具有选自以下各项的至少一种属性：可变操作模式、感测器操作、储存数据、处理数据、加密数据、解密数据、解释数据、操作和校准辅助部件以及自毁。另外，存储器件可以被提供以允许储存感测器数据供以后检索。

优选地，感测器的特征在于，还包括用于对用户输入感测器(160)的时间编码的用户输入进行采样的处理装置。一个优点是通知数据可以被转换为数字格式。

优选地，感测器的特征在于，能量储存单元是至少一个电容式储存器，优选地由感测器(100)的至少两个金属层(104、106)和至少一个绝缘层(122)形成。能量储存单元也可以是电池、燃料电池、电容器或类似物。

优选地，感测器的特征在于，感测器还包括辐射元件，其中第一层是用于辐射元件的反射器，其中，绝缘材料形成了天线辐射元件与反射器之间的距离。一个优点是紧凑的设计。

优选地，感测器的特征在于，辐射元件、绝缘材料和反射器形成用于储存所收集的能量的能量储存单元。一个优点是改善尺寸。

优选地，感测器的特征在于，反射器包括用于储存来自能量收集装置的所收集能量的电容式储存器件。一个优点是减小了单元的尺寸并简化了该器件的制造。

优选地，感测器的特征在于，辐射元件用作用于能量收集的接收元件。一个优点是可以收集来自无线电波的能量。

优选地，所述感测器的特征在于，处理装置耦合至选自以下各项的至少一项：能量收集装置、能量储存单元和电容式储存器件，所述电容式储存器件用于向处理装置供以动力以对来自至少一个感测器(110、120)的数据进行采样，并且所述处理装置耦合至辐射元件，所述辐射元件用于传输至少一个采样感测器数据。一个优点是，由于先前能量被储存在所述器件中，此单元可以从其周围获得能量，运行一段时间而无需进入收集能量。

优选地，所述感测器的特征在于，所述感测器还包括耦合至所述处理装置的指示器，优选地为彩色光。该指示器可以是LCD屏幕、电子墨水屏幕、白光或可以向用户提供警报情况的视觉指示的其他设备。

在本发明的第二方面中，提供了一种用户输入通知系统和方法，用于使用根据权利要求1所述的放置在生物体的表面上的感测器来对生物体的核心温度进行估算的方法，其中，该方法包括以下步骤：

由所述第一温度感测器测量所述温度，

由所述第二温度感测器测量所述温度，

根据热通量计算来对核心温度进行计算，所述热通量计算使用来自所述第一温度感测器和所述第二温度感测器的测量。

在本发明的第三方面，提供了一种用于对生物体的表面温度进行测量的用户输入通知系统和感测器的用途。

本发明的许多非穷举的实施方式、变体或替代方案由从属权利要求限定。

在此上下文中，术语“连续”被理解为指在给定系统被启用的情况下重复执行测量，而不考虑用户干预的测量系统。为了监测人类的身体温度，这可能意味着每分钟测量2次，以适应所需的采样率(相对于身体温度变化的速度)和优选的±0.1℃的分辨率。快速变化的示例可能由恶性发热、间歇性发热或类似原因引起。此类快速变化可能每10分钟小于1度，并且为了适应香农(Shannon)的采样定理和在±0.1摄氏度范围内检测温度变化，需要每分钟2个样本的采样率。

本发明通过与生物体共享接触表面的温度感测器和用户输入通知系统来达到上面所描述的目的。接触表面提供与生物体极好的热接触，在该接触表面处可以测量生物体的温度。混合信号半导体可以对用户输入通知、温度和生物体的其他物理参数进行量化、信号处理、储存和分配。优选地，借助于无线通信链路进行分配。通信链路由生成载波和调制传输的中心读取器启用。载波进而由混合信号半导体调制，该混合信号半导体通常用在反向散射无线系统(例如RFID)中。

提供了一种用于连续读出的感测器系统和用户输入通知系统，包括：用于附着到生物体的表面的接触表面；与接触表面热接触的感测器；用户输入感测器；可操作地连接到感测器的RFID芯片；以及用户输入感测器，其中RFID芯片将通过从感测器和用户输入感测器读取数据来响应来自读取器的感应信号，并传输所述数据。

优选地，当接触表面被暴露时，该系统被封装在弹性材料中。

优选地，接触表面涂覆有粘合剂层。

优选地，该系统从其周围收集能量，并将其储存在指定的储存单元中。这在无电池应用中是有利的。

优选地，该系统被编程并且可以被编程为基于限定的程序来执行诸如操作感测器、信号处理、算法工作、数据处理、储存数据以及操作反向散射无线电的任务。此类程序的示例是，只要功率足够，就可以接通其感测器引擎的电源，记录感测器数据、关闭感测器引擎的电源，并且每分钟储存带有时间戳的感测器数据1次，而不管读取器接触情况如何。

优选地，该系统可以基于程序来独立地操作并且操作感测器和用户界面，以及储存诸如感测器数据之类的数据以用于以后的读出或传输。这是有利的，因为该系统可以自主运行。

优选地，该系统从其周围收集能量，并将其储存在指定的能量储存单元中。

优选地，该系统是可编程的并且可以被编程为基于限定的程序来执行诸如操作感测器、计算数据、储存数据以及操作无线电的任务。

优选地，该系统可以基于程序来独立地操作并且操作感测器，并且储存数据以用于以后的读出。优选地，该系统还包括相对于使用弹性材料的接触表面而位于任何侧上的天线，其中，该天线和该接触表面之间的距离提供天线增益。

优选地，该系统还包括天线，该天线包括位于与金属反射器分离和与金属反射器基本相对侧上的辐射元件。辐射元件和金属反射器之间由材料间隔开，其中材料的尺寸限定了辐射元件和反射器之间的空间，并且天线增益由这种间隔材料的电磁特性和辐射单元的辐射效率来获得。这是为了减少来自生物体(例如人体、哺乳动物、动物等)的吸收效应。此类反射器可以被实现为使得其兼作系统的能量储存器并且也作为用于热通量的传热元件，以允许较低的成本和较不复杂的制造。

优选地，用于天线的金属层被设计为多层结构，其中，这些层被绝缘体分开，并且其中这些层实际上实现了单个或多维电容器，以用作能量储存单元。

优选地，用作天线的金属反射器的金属层被设计为多层结构，其中这些层被绝缘体分开，以用作能量储存单元。

优选地，分开金属层的绝缘体具有已知且恒定的导热率，从而将热量传递至多层反射器结构的最上层。

优选地，所述结构的上层通过导热材料和导电材料连接到感测器所处的层。所述连接可以是细针或通孔(VIA)热连接一个温度感测器。

优选地，在多层反射器上层与连接温度感测器的层之间放置绝缘材料。

优选地，附加的温度感测器位于该绝缘体的上层上，通过已知且良好的绝缘体将热与接触表面分开。

优选地，这两个温度感测器位于相同的结构水平上，以用于执行热通量测量，例如用于估算核心温度。

优选地，该系统包括用于向看护者进行物理用户通知的用户输入感测器。

优选地，用户输入感测器与其他电子部件位于相同的结构水平上。

优选地，该系统还包括第二感测器，该第二感测器用于选自以下各项的至少一个属性：温度、压力、热流量、流体流量、液位、接近度、位移、生物、图像、阻抗、照明、气体、化学制品、加速度、取向、湿气、湿度、阻抗、电容、电阻、力、电、磁、声音、噪音、音频和质量。

优选地，该系统还包括两个或更多个相同的感测器，从而形成感测器的集群。

感测器的集群可以一起使用以测量复杂值(诸如流量)，也可以结合使用以补偿对环境的影响(诸如漂移和噪声)。

优选地，用于温度、湿度和生物阻抗的感测器的组合对于检测一个人的出汗、脱水和发热具有很大的价值。启用用于发热的护理并防止患者大量出汗，并为生病的患者提供必要的补水水平建议，这可能对例如老年患者的疾病患者至关重要。

优选地，一个或更多个温度感测器和加速度感测器的组合用于检测生物体的发热抽筋和痉挛。

优选地，与电容感测器的组合可以例如检测到感测器已经放置在皮肤上，并且例如启用用于例如开/关功能的触摸能力。

优选地，该系统还包括位置检测器，例如加速计或磁力计，例如能够检测跌倒的患者或翻身趴着睡觉的患者，例如儿童。

在一些实施方式中，提供了一种用于操作感测器和用户通知系统的方法，其中使用第二感测器对来自感测器的数据进行环境影响补偿，所述第二感测器用于检测选自以下各项的至少一个属性：温度、压力、流量、液位、接近度、位移、生物、图像、气体、化学制品、加速度、取向、湿气、湿度、阻抗、电容、力、电、磁和质量，从而形成补偿数据。优选地，选自还包括例如以下的组合：例如卡罗利斯(carolis)流量感测器和两个加速计，低成本的血液流量和压力感测器，其被实施为提供低成本、舒适、非侵入式的装置，用于持续监测例如接受β受体阻滞剂治疗的的患者的家庭使用情况。

优选地，当来自感测器的数据在预定范围之外时，例如当发热升高到39.5℃以上时，发出警报。

优选地，当来自感测器的补偿数据在预定范围之外时，例如当环境温度高于35℃时，发出警报。

优选地，当来自第二感测器的数据在预定范围之外时，例如当温度高于45℃时，发出警报。

优选地，当来自两个或更多个感测器的组合数据在预定范围之外时，例如当高发热与高环境温度组合，例如40℃的发热与35℃以上的环境温度组合时，发出警报。

优选地，登记的用户输入提供时间戳以限定用户经历的事件的数据。

优选地，用户输入可以是时间编码的序列，其能够中继多个不同的消息，在输入之间进行区分并限制错误通知。

优选地，感测器可以位于肝脏外部的皮肤上，以检测由例如淤滞引起的肝脏局部温度升高。

优选地，感测器可以位于耳朵后面的颞骨上。

用于对生物体的温度进行连续无线监测并分析的感测器系统用户输入通知系统和方法，此类系统包括无线感测器系统，该无线感测器系统优选地被集成为柔性粘合剂绷带，所述柔性粘合剂绷带被放置在生物体的表面或皮肤上。优选地，该系统设置有用于从其周围环境收集能量的装置以及用于将收集的能量储存在能量储存单元中的装置。此类能量收集可以被实施为对用于无线通信中的载波进行整流，或者对诸如无线电或电视频段之类的地面广播信号或用于无线发射能量的预期信标进行整流。所收集的能量被储存在诸如电容器、可再充电电池或类似的储存单元的能量储存单元中，用于储存电能以供以后使用。替代系统能够提高来自光伏电池或更传统燃料电池的小电势。如前所述，电容器可以借助于已经用于温度通量测量的两个金属体(层)来实现，除了例如感测环境条件之外，无线读取器能够使用限定的无线电协议或几个协议的组合来读取感测器数据，显示用户通知并将此类数据传输到可以被实施为例如网络云解决方案的生态系统，并且所述生态系统具有用于向终端用户设备呈现简化的可量化数据的方法和信号处理，并能够基于此类数据、对数据历史的访问以及对此类生态系统的大数据访问平台的访问来启用单独的可调式通知，其中分析方法可以用于定位、跟踪和获得对生物体的温度和趋势信息的新见解，这些用途之一可以是监测温度升高，通常指生物体的发热，例如由感染引起的在人体中的发热。结合用户提供的有关生物体及其地理位置的信息，例如可以从用户设备中获取数据，以便进行附加分析，可以有一个通过此类生态系统跟踪地理位置数据和感染模式的示例。一个示例是利用地理位置和热病反应随时间变化的特征来跟踪人类感染情况，以及感染在社会中的传播情况，这些信息可以映射到已知的发热模式和已知的感染情况。此类使用将对健康护理当局和医疗研究具有极大的价值，并且可以极大地促进有关以下方面的社会上已登记和未登记疾病的知识：对感染源的跟踪、对感染传播的跟踪，以及对引起发烧反应的已登记和未登记疾病的一般知识的增加。作为示例，此类设备可以在世界的发达和不发达地区使用，以改善知识、对策并在流行病和非流行病爆发中提供援助。通过以由用户穿戴的设备、读取器、云解决方案和终端用户设备来实施的用户通知系统，用户可以在从家庭护理和父母到医院的专业护理的任何设置下通知相关的看护者。通过将此类用户通知与数据一起加盖时间戳，可以更轻松地识别和分析导致用户通知或与用户通知相关的事件的数据分析。

发明的效果

与现有技术的技术差异在于，可以连续地穿戴感测器系统而不会感到不适，并且感测器具有更高的集成度和测量精度。其他技术差异是集成的用户通知系统和感测器设置有用于能量收集和能量储存的装置。感测器中的反射层还可以有效屏蔽辐射元件与皮肤中的电吸收，从而创建了改善的天线系统。

这些效果又提供了若干进一步的有利效果：

可以连续地监测生物体，诸如人类和动物，

可以连续地使用测量系统，而无需看护者或患者的监督，

即使在变化的环境温度、湿度和被遮盖的情况下，也可以有效读取感测器，

即使读取器或电源超出范围，也可以进行连续的测量，

能够以低成本集成无线和无源感测器，从而使耗材的发热感测器能够通过重复使用来限制感染风险，

能够使用更少的模式来识别生物体中的感染性和非感染性疾病，

能够检测身体温度异常，例如检测到正常变化的频率或幅度增大，作为例如中性粒细胞减少患者出现败血症的早期预警，

能够在例如高温和低温下发出温度警报，而无需监督，

能够使用低成本感测器，从而可以在专业和家庭健康护理环境中广泛使用，

能够对生物体进行非侵入式监测，

能够更舒适地监测患者和生物体，例如危重病患者，

能够接收来自读取器或感测器的简单视觉反馈，以发出警报/无警报状态的信号，

能够减少对作为电池的一次性使用电源的依赖，

能够易于使用监测系统，

能够使用更有效的系统来监测生物体，并且

能够使用较小的系统来监测生物体。

能够使用户通知看护者。

能够为感测器数据提供用户通知时间戳，以简化查找原因或与用户通知有关的原因。

能够通过时间编码的用户通知序列(诸如点击序列)来发送多用户通知消息。

由于时间编码的序列通知，能够更有效地防止错误通知。

附图说明

考虑到下面参考附图对本发明的(示例性)实施方式进行的详细描述，在所附权利要求书中具体阐述了本发明的以上和进一步的特征，并且其优点将变得更加清楚。

下面将结合附图中示意性示出的示例性实施方式进一步描述本发明，其中：

图1示出了包含感测器实现方式、读取器、生态系统和用户设备的系统。

图2示出了具有天线、无线电芯片、感测器、用户输入感测器、能量收集、导热体、热绝缘体和能量储存器的感测器实现方式。

图3示出了感测器实现方式和形状的示例以及导热体与粘合剂之间的空间。

图4示出了导热层连接到感测器，并且连接到天线和包围感测器的绝缘层。

图5示出了感测器实现方式的天线部分，该天线部分具有间隔材料和金属反射器。

图6示出了感测器实现方式以及用于热通量模式测量和用户输入的组成和部分。

图7示出了具有无线电芯片的基板的基本折叠情况和安装在绝缘体材料周围以用于热通量模式测量的外部感测器。

图8示出了读取器及其天线、无线电芯片、处理芯片、感测器、接口、局部通知和警报接口、储存器和气流设计。

图9示出了生态系统的基本部分，该生态系统具有接口、信号处理算法、警报和通知系统以及服务处置、处理和不同的储存系统。

图10示出了系统中的用户设备，以及此类设备的储存单元以及警报和通知系统。

图11示出了感测器实现方式和形状的示例。

图12示出了感测器实现方式，该感测器实现方式具有无线电芯片、使用两个热敏电阻、导热材料和热绝缘材料构建的热通量感测器、以及用户输入感测器。

图13示出了感测器和用户输入感测器实现方式，其具有无线电芯片、使用多层结构化材料构建的热通量感测器，如提供导热和热绝缘材料的标准PCB。

图14示出了感测器实现方式，该感测器实现方式具有无线电芯片、用户输入感测器和使用两个热敏电阻构建的热流感测器，其中部件组装在柔性基板上，该柔性基板围绕着热绝缘材料折叠，该热绝缘材料具有作为能量储存器件的附加功能。

图15示出了感测器实现方式，该感测器实现方式具有无线电芯片、用户输入感测器和使用两个热敏电阻构建的热流感测器，其中部件组装在柔性基板上，示出了将接触面连接到热敏电阻之一的热管。

图16示出了该层上的无线电芯片和两个热敏电阻，以及专用于通信天线和能量收集的区域。

图17示出了热通量模式温度测量和参考核心温度的概念和部分。包括通向环境的热通量。

图18示出了读取器及其天线、无线电芯片、处理芯片、感测器、接口、局部通知和警报接口、储存器和气流设计。

图19示出了典型的用户情景，其中读取器位于天花板上，而感测器位于用户额头上。

图20示出了在用户的胸部上具有感测器的实施方式。

附图标记说明

以下参考数字和标记参考附图：

具体实施方式

在下文中，参考附图更全面地描述本公开的各个方面。然而，本公开可以以许多不同的形式体现，并且不应被解释为限于贯穿本公开所呈现的任何特定结构或功能。相反，提供这些方面以使得本公开将是透彻和完整的，并将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。基于本文中的教导，本领域的技术人员应当理解，本公开的范围旨在涵盖本文公开的公开内容的任何方面，无论是独立于本公开的任何其他方面还是与本公开的任何其他方面组合地实施。例如，可以使用本文中所阐述的任何数量的方面来实施装置或实践方法。另外，本公开的范围旨在涵盖此类装置或方法，该装置或方法使用结构和功能来实践，或除了本文阐述的本公开的各个方面之外或以外的其他结构、功能来实践。应当理解，本文中所公开的公开内容的任何方面可以由权利要求的一个或更多个要素来体现。

以下将结合附图中示意性示出的示例性实施方式进一步描述本发明。

对于图1所示的装置，例如发热或温度监测系统，具有旨在用于家用(特别是儿童)的用户通知感测功能，目前存在的且最常用的替代方法是鼓膜(耳内)、口腔或直肠测量和颞动脉红外感测。对于儿童来说，这些方式中的大多数都被认为是不舒服的，例如在耳朵、口腔或直肠测量中，并且它们不是连续的。现有最舒适的方法是颞动脉红外感测方法，但是这种方法不允许连续测量，也没有任何用户通知系统。已经出现了一些可以进行连续测量的基于蓝牙的设备，但是这些设备也没有任何用户通知系统，并且这些设备包括电池和一些电子器件，这会使消费者的拥有总成本太高而无法广泛使用。这些基于蓝牙的设备的事实使它们变得不那么用户友好，因为它将用户设备限制在感测器的范围内，这对在诸如钢筋混凝土之类的建筑材料的环境中的使用可能是一个挑战。它还限制了用户可以连续观察的感测器数量。这导致用户和用户设备需要与感测器停留在同一房间内，以便用户设备从感测器和警报获取连续数据。反向散射无线电技术以RFID的形式最为人所知，该技术已经存在多年，并且在大多数方法中都以某种形式被设计用于大型物流运营和安全应用程序中的电子识别，在此类形式中，拥有读取大量标签的读取器基础结构。

形成本发明基础的原理

基本原理是，可穿戴式感测器可以通过将具有反向散射无线电和天线的感测器集成到不带电池的低成本感测器系统中，以进行连续监测和用户输入，该感测器系统在具有粘合剂的包装中可以附着到生物体的表面。使用相同反向散射无线电技术的读取器会将电力导向感测器系统，并从感测器读取可用数据。在使用中，感测器可以被读取器重复读取，并因此可以实现实际的低成本和连续使用，从而实现了广阔的使用范围，并且提供了从未有过大规模的连续数据的领域中的大量感测器数据。该系统包括一个或更多个温度感测器，该温度感测器易于使用容易达到的制造工艺来制造，诸如传统的印刷电路板。优选的温度感测器包括两个热敏电阻的布置。最靠近生物体表面的是金属层，该金属层与一个热敏电阻热连接。随后是具有已知且优选恒定导热系数的材料层。作为第三层的是第二金属层，该第二金属层具有与第三层热连接的第二热敏电阻。通过使用合适的模数转换器来测量热敏电阻值，可以推导出热通量，并且可以应用合适的算法来计算核心温度。第一层和第三层中的金属层可以具有任意形状，优选地，第一层和第三层中的金属层具有相应的形状。优选地，两个金属层具有尽可能多的重叠。不必使用烦琐的技术将第一热敏电阻埋在第一层与第三层之间，而采用了PCB通孔的新颖用法。通孔用作热管，使得两个热敏电阻都可以在同一PCB水平上。温度感测器的尺寸特别紧凑，易于制造并且使用很少的部件实现低成本。该系统还包括用于用户输入的感测器，该感测器优选地组装在与热敏电阻相同的印刷电路板上和相同的层上。优选的用户输入感测器是简单的加速度计或力感测器。通过加速度计读出力感测器或通过合适的模数转换器测量力感测器，可以检测到用户输入，并且可以将时间戳(timestamp)添加到输入和其他感测器数据中，以指示事件。通过及时的方式激活感测器，生成输入的时间序列，可以通过合适的算法识别代码或签名。可以为发给看护者(caretaker)或看护者系统的一系列消息预定义此类代码。此类代码可以具有不同的优先级，从而引起相关的看护者通知。

甲状腺在人体中的功能除其他外，还可以通过激素来调节新陈代谢，从而增大激素的发生率并影响几乎全部人体组织。甲状腺激素还直接影响心血管系统，增大心跳HR的强度和速率、呼吸速率RR、氧气的摄入和消耗以及线粒体的活性。将增大的血流量和身体温度BT进行结合。

甲状腺功能反应决定身体对特定饮食(例如，低碳水化合物、高蛋白等)的反应。因此，在饮食摄入后，可以应用监测BT(和皮肤温度)、HR和RR，以检测和分类特定饮食，以及身体对它的反应。这使饮食监测系统有可能提供饮食建议。对于患有肥胖症或营养错误的国家而言，此类系统既是使个人了解自身的饮食挑战的简便方法，又是指导性纠正措施的简便方法。另一个用途是高水平的运动员需要高性能的饮食和身体反应以增加他们的力量或疲劳。另一个是监测诸如精神病和老年护理患者之类的患者的足够饮食摄入。

实现本发明的最好模式

图1所示的根据本发明的装置的实施方式包括柔性感测器实现方式100、无线电读取器200，该无线电读取器200读取感测器数据并将其储存在包括数据处理和呈现格式化的生态系统300中，并通过用户设备400将数据呈现给用户，该用户设备400可以是蜂窝电话上的应用程序。所描述的此类系统可以是温度感测器和用户输入系统实现方式100，其中该系统被设计成使用户输入能够用于向看护者发通知，并且测量人类(例如，儿童)的额头上的表面温度，并且使用生态系统计算人类的核心温度，并以连续的方式将其呈现给例如父母或替代看护者，以及用作持续的发热监测的装置，以提供关于此类发热发展的持续的发展、趋势和严重性的信息，此外，还可以用作儿童在生病时将事件通知给其看护者或父母的简单方法。此类通知也可以以光或声音信号的形式显示在读取器上。当由于生病引起的发烧反应而联系医疗医生时，可以呈现和分析此类数据以援助医疗医生进行诊断。消费者可以通过例如网上商店、药店或当地超市等渠道使用此类系统，消费者可以在那里找到发热监测设备。可用的产品捆绑包可以是具有多个感测器的读取器，也可以是其上具有例如不同印记的几个感测器的捆绑包。此类装置不仅可以改善发热监测、用户通知和对患病儿童的照料，还可以使儿童和父母都安心。它也可能是用于引起发烧反应的疾病研究的新的未开发领域，因为现今关于发烧发展的数据规模尚不存在。现今，大多数可用的持续发热数据来自对医院的患病患者的监测。通过在早期减少或预防大规模的疾病暴发，监测疾病在社会中的传播可能具有巨大的社会经济价值。在此类情景下，用户通知时间戳将使患者不适和感测器数据之间能够定时相关。

图1中所示的系统旨在用于用户输入通知以及对生物体(例如：人类和动物)的温度进行连续无线地监测和分析。该系统包括柔性的感测器实现方式100，例如，像，其形状任意，例如圆形、方形、矩形或椭圆形，该感测器实现方式100可以从周围环境中收集能量、感测温度并以无线方式进行传输。能量的收集可以是经由珀耳帖元件将无线电波、接收到的太阳能、热能转化为电能来导入，其中皮肤与空气之间的温差用于产生电能、经由例如压电设备等从运动中转化的电能。读取器200可以将能量无线传输到感测器系统并接收来自感测器实现方式100的传输，读取器200添加来自内部感测器270的环境感测器信息，例如温度和湿度，并将该信息发送到生态系统300，该生态系统300可以在例如网络云解决方案中实施。此类生态系统实现方式将具有用于对数据和通知进行储存和量化的方法，并(优选地实时)将数据发送给终端用户。终端用户将通过设备400，例如通过智能手机等设备上的应用程序或通过任何计算机的web界面与系统交互。读取器200还可以作为在与生态系统没有连接时的备用解决方案，使用诸如蓝牙之类的无线技术将数据直接传送到设备，其中示例可以是用户设备上的应用程序，其还具有对数据进行实时量化并将其呈现给用户的方法，接收和处理数据。在备用方案中，数据被储存在设备的数据储存单元中，以便以后与生态系统同步。如果读取器在较短的时段内失去了与备用模式下的生态系统或设备的连接，则它可以通过内部储存器来储存数据，直到与备用模式下的生态系统或设备的连接再次工作。

感测器实现方式100是系统的关键并被构建为多层结构，以与远程反向散射通信的特性和优化的温度感测条件进行结合。这可以通过几种方式来实现，其中第一种方法可以是例如如图4和图5所示的单感测器方法，第二种方法可以是如图2、图6、图7、图12、图13、图14、图15、图16和图17所示的使用温度热通量测量500的双感测器实现方式。图2中所示的感测器实现方式100包括天线130；无线电芯片135，该无线电芯片135可以包括集成温度感测功能，以及无线电和协议部分，其包括可能的接口，以与外部感测器110、120进行例如供电和通信，所述外部感测器110、120可以是温度感测器。导热层114、热绝缘层122和用户输入感测器160。感测器实现方式还可以包括可以从周围环境中收集能量的能量收集单元140。

天线130被设计成使得它受到由例如皮肤和人体的特性引起的辐射能量吸收的影响最小。通过以限制此类能量吸收的方式设计天线130来获得此类特征。解决该问题的方法可以是以下一种或更多种的组合：使用间隔材料122将天线辐射元件132与皮肤分离给定距离、应用具有选定电磁特性的间隔材料、改变天线的谐振频率、在天线与皮肤之间应用金属反射器138，或本领域技术人员已知的其他方法。因此，天线130将被设计成使得其要么不受所放置的材料的影响，要么建设性地利用放置在天线上的材料的特征来改善天线的辐射性能。

图6示出了感测器实现方式中的导热层114，其能够与感测器实现方式100所放置的表面(例如，人类皮肤)直接且良好地热接触。导热体114可以被放置在粘合层152的切口区域155和金属反射器138的切口区域137中，其中空间/间隙125可以被设计在天线设计130的导热层114和下金属层/金属反射器138之间，以避免导热体114与金属反射器138之间的良好热连接和电连接，从而避免了侧向热损失或热量传递到138，并且减少了无线电芯片135以及外部感测器110和120的ESD挑战。导热层114将与被测介质直接接触，并且在单个感测器模式下具有集成感测器和外部感测器110的无线电芯片135以及在热通量温度感测模式下的外部感测器120使用导热胶或类似化合物与导热层114热连接，所述导热胶或类似化合物固定无线电芯片135和感测器110、120和160以及作为良好的导热体。无线电芯片135以及感测器110和120都将是DIE形式或具有良好导热性的其他封装。感测器160也将在用于其他封装的DIE中或其他封装中，但是不依赖于良好的导热性。与感测器120的热连接可以通过例如PET基板中的穿孔的区域来实现，该穿孔的区域可以填充有用于将导热体114固定到感测器120的导热胶。

如图5所示的在单个感测器方法中从感测器实现方式的顶部层的天线辐射元件132到无线电芯片135的连接的过渡部133，或者如图6和图7所示的围绕122的基板的折叠使得两个特征能够结合；放置在导电表面或吸收表面上的天线具有良好的范围性能，并且在内部感测器以及感测器110和120与被测介质之间具有良好的热接触。参照图4和图5。在单个感测器方法中，从天线辐射元件132到感测器实现方式的下层的过渡部133被最佳地成形为例如球体的平面切口、如成形为弧形，其中无线电芯片135位于该形状的中心底部。形状的中心底部位于感测器实现方式100中的最低层之一，而连接到该形状的外边缘的天线辐射单元132位于从顶部开始的第二层，位于打印层144的正下方。包括天线辐射元件132和成形的过渡部133以及连接的无线电芯片135的基板是一个整体，组装在例如柔性PET基板或类似物上，并且在生产期间成形。通常，使用导电胶或其他合适的材料或方法将无线电芯片135粘合到基板，该材料或方法允许在基板弯曲时保持电连接。

成形的过渡部133的底部与顶部层之间的区域填充有绝缘材料122，以便减小来自环境温度的影响以及来自被测表面的热量损失。此类绝缘材料122可以是例如闭孔聚乙烯泡沫或类似材料。另外，天线结构138中的反射层可以是例如金属化的BoPET(双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯)或类似的绝缘材料，以减少来自被测表面的热量损失。两种绝缘技术与导热体114的结合将有助于减少内部温度感测器以及感测器110或120的温度平衡所需的时间。这是由于绝缘体122将降低感测器110与环境条件之间的导热率而实现的，天线130中的金属片绝缘体138将降低感测器实现方式100覆盖的整个表面区域的导热率，而导热体114将增大被测介质表面的导热率。

现在参考图6。在热通量感测器方法中，基板180可以是例如柔性PET基板，该基板180可以在生产中组装为一个件，类似于单个感测器方法，但其中外部温度感测器120位于远离无线电芯片135的位置。用于热通量感测方法中的基板的方法可以是生产两倍于感测器实现方式100大小的基板，使用穿过天线区域139的切口的连接线182连接外部感测器110或使用排除在天线区域139的区域之外的连接线182连接外部感测器110，并且具有将其围绕材料122折叠的特征，该材料122用作金属反射器138和天线辐射元件132之间的天线间隔件，并且作为减少来自表面的热损失的绝缘体，该材料122具有已知的电磁特性和已知的传热系数，该材料可以例如被优化用于更紧凑的天线设计130，或者作为良好的绝缘体。在单感测和热通量感测方法中，导热体114和绝缘材料122都将具有已知的热特性，并且来自110和120的感测器数据与来自读取器200的环境感测器数据结合，算法和信号处理系统370可以应用来自文献(例如，medical literature for human core temperature estimation，用于人类核心温度估算的医学文献)的已知补偿技术，从生物体的表面温度估算生物体的真实核心温度。在环境条件的变化影响感测器110或120之前，读取器200中的环境感测器270可以检测到环境条件的变化，并且由于感测器实现方式100中的环境条件对感测器110或120的影响是已知的，因此可以在信号处理算法系统370中补偿该影响。用户输入可以通过用户输入感测器160向系统分派输入通知来感测。此类通知将在读取器局部通知系统288中触发通知，该通知将向用户和看护者通知关于登记的通知。这将采用光、音频和/或其他方式的形式。云通知系统和处置380将评估通知、代码和例如其严重性，并将通知分派给看护者。该看护者可以是专业环境中的护士，也可以是家庭保健环境中的父母。该通知被分派给用户设备420，并由设备通知系统426处置，该设备通知系统426再次使用音频、光和/或其他方式来通知用户。在专业医疗保健环境中，这可以是值班护士的呼叫器，也可以是部门监测屏幕，这在工作时再次引起工作人员的注意。

如图9所示的单个感测器信号处理算法系统370测量生物体的表面温度，例如人体的皮肤温度，并使用已知的补偿技术，如湿球/干球湿度补偿技术，例如表面与核心温度之间的恒定差值，使用来自读取器200中的感测器270的感测器信息将温度泄漏补偿与环境条件进行结合。热通量感测方法利用两个感测器110和120，并通过计算从核心穿过组织和皮肤515的热通量来计算核心温度520，使用两个感测器读数之间的差值以及材料122的已知传热系数124来计算通过材料122的热通量。在用于例如计算人体的核心温度时，以下方程式可以作为此类计算的中心部分，如图17所示：

方程式1：

其中：

T_C：核心温度

T_A：感测器A106的温度

T_B：感测器B114的温度

φqCA：核心与皮肤之间的热通量515

φqAB：感测器A106与感测器B114之间的热通量

h_A：组织/皮肤的传热系数510

h_B：绝缘材料122的传热系数123

用于感测器实现方式100结构的原因：利用关于生物体(例如人体的皮肤/组织)的传热系数的已知数据、在单个感测器模式下皮肤与感测器110、120和110之间的最佳的和已知的导热率、绝缘材料122的已知传热系数124以及在感测环境下对环境条件的已知导热系数，算法可以应用于生物体核心温度的高精度预测。在单感测器方法下，结合天线的设计、形状连接无线电芯片，并在热通量方法下进行折叠，热连接到感测器，并且对环境条件的绝缘保持了天线和感测器性能的最佳结合，以用于对生物体的表面温度和核心温度估算的远程连续和无源RFID感测器的应用。

下层：与被测介质(例如皮肤)的热连接位于同一层上的底部层将是具有例如低致敏性的粘合剂层152，该粘合剂层不会对所施加的生物体造成任何伤害。

顶部层：顶部层将是艺术品的打印层。该层将是薄层的材料，不会对天线性能产生影响，就像薄纸一样。

读取器200(如图8所示)被设计为无线电感测器实现方式100的生态系统门户。该设计可以包括无线电读取器芯片210、处理单元230、内部储存器240、内部感测器270、有线接口250、用于无线网络接口290的无线电、局部通知系统288、用于无线网络接口260的天线和无线电天线220，并且如果感测器270是空气质量和/或温度感测器，则用于感测器280的气流设计。读取器200通过定制的读取计划来读取感测器实现方式，其中，例如，感测器实现方式中的无线电芯片135需要一定量的感应能量，该感应能量可以是ms，以累积足够的电能来使用内部感测器110和/或外部感测器120、160和/或其他感测器执行感测，并且将例如适当的感测器信息、校准数据、ID和其他的信息传达给读取器200。此外，读取器200和读取计划被定制成使得读取器200和读取计划针对低功耗、传达到感测器实现方式100的占空比以及因此对其测量频率和对生态系统300的通信间隔进行了优化，从而允许读取器系统循环睡眠。通过这种实现方式，可以依次读取感测器几次，并且可以应用过采样来提高分辨率和降低温度测量中的噪声，这些噪声与应用的读取速率相比变化缓慢，因此提高了感测器的温度测量精度，从而提高了核心温度计算的精度。在读取器200中实施的标准无线和有线网络通信协议和方法可以用作与生态系统300通信的单个主通道，并且例如在主通信失败的情况下包括备用系统。此外，读取器200可以包括备用储存器，以在主通信通道暂时故障和/或备用通信通道暂时故障的情况下使用。读取器200还可以包括例如在硬件或软件中用于将加密数据传达到生态系统的方法。通过例如通过IP地址到读取器200的网络连接，它可以将当前地理位置记录到生态系统，以便可以例如根据监管要求来设置操作模式、定位和跟踪社会中的流行病和非流行病、查找当地的环境条件，该环境条件可以是温度、湿度和大气压。读取器200还可以包括能够处置来自用户和生态系统的通知的局部通知系统288。既用于向用户反馈输入被登记的目的，并作为通过声音、光或其他通知方式向读取器的区域中的看护者的通知的目的。此外，读取器设计包括气流设计280，其将环境感测器270与由例如读取器200内部的加热空气或读取器200内部的干燥空气而引起的影响分离，从而确保对环境条件的更正确感测。

生态系统300(如图9所示)可以被设计为例如储存产品330上的数据、感测器读数320和用户310，以及包括信号处理算法方法370，所述信号处理算法方法370具有例如方程式1中所述的实施算法和处理单元360，该处理单元360对感测器数据运行信号处理算法方法370，使用例如等式1来计算例如人类的核心温度。此外，生态系统300可以包括用于用户侧350和大数据侧340的不同界面。此外，生态系统包括通知系统和服务处理426，其标识通知代码和严重性，并将时间戳通知消息记录到感测器数据，并且基于通知的严重性向其他系统分派通知或警报处置。此类系统可以是看护者用户设备420，或者是专业健康监测和护士分派中心。此类生态系统300可以被实施为例如网络云解决方案或在任何其他设备或单元上。生态系统300可以被设计为储存被设计和生产为生态系统300的部分的所有产品的唯一ID，其可以是例如感测器实现方式、读取器和其他设备，从而限制假冒产品以损害例如用户体验和/或感测器数据的质量和可用性。在此类生态系统300中，针对用户的界面350可以容易地限制单个用户对数据的访问，这些访问仅是由用户产品生成的数据。针对大数据的界面很容易将数据限制为不包含用户可识别的数据，这些数据可以是例如电子邮件地址、名称、注释、图像等。此外，生态系统还可以通过将所有唯一的产品ID储存在数据库中，限制产品的操作时间，以确保读数的质量不会因例如感测器长期使用而受到影响，并且确保不会因例如由于与生物体表面的热连接减少导致错误数据而受到影响。

体温调节是在生物体努力维持最佳工作温度的体内平衡机制的部分。温度不是恒定的，因为它在一天中、几天内以及所有种群个体中都会变化。在人类中，该温度的平均值为37.0℃，但是由于温度的正常节奏，因此将正常温度定义为以下范围：37.0℃±0.5℃。正常温度升高可能是由严重因素引起的，被分为两个主要定义：发热和体温过高。发热是指生物体的温度升高到正常范围以上的状况，这被称为发烧反应或热病。由体温调节设定值升高引起的发热，这主要是由于感染性和非感染性医疗条件引起的。另一方面，体温高是由于生物体产生的热量多于其处理能力，这可能是由于高温(中暑)的环境条件或对药物使用的不良反应引起的。在此类情况下，不会提高设定值。通常认为早晨高于37.2℃或下午高于37.7℃的温度是发热的。发热温度范围分为：发热>37.5℃，体温高>37.5℃，体温过高>40.0℃。体温过高可能会危及生命，被认为是医疗紧急情况。随着时间的推移，发热(或温度)的发展显示出某种发热的模式(发热模式)。自上古以来，这些模式就为人们所知并用于援助诊断疾病，并且通常分类为：持续发热、间歇性发热、缓解性发热、佩尔-埃布斯坦氏热型(Pel-Ebstein)发热、波状热和复发性发热。

终端用户设备400(如图10所示)包括被设计为例如web界面的界面、智能设备上的应用程序或其他。终端用户设备400还包括警报和通知系统426。界面422可以例如呈现来自正在进行的测量的实时数据，并且通过通知系统426而基于该数据随时间的变化来设置和调整通知。此类通知可以是例如高烧警报，或者对于患有引起发烧反应的疾病的人来说，在很长一段时间内达到给定的发热水平。基于其他感测器(例如加速度计)的警报，在癫痫发作期间，人体运动可触发发热癫痫发作警报。用户输入通知由相同的通知系统426处理，并通过定义的方式将终端用户设备通知给用户。可以通过界面422访问数据的历史，例如短期或长期和以前的个体测量和用户通知。终端用户设备420可以包括储存单元424，该存储单元424可以用于例如在备份通信解决方案到读取器是激活的情况下临时储存数据，和/或终端用户设备没有连接至生态系统300或数据历史或外部储存器。此外，用户界面422可以包括减少发热的药物管理以及一般健康状态登记特征，该用户界面422可以包括时间戳并且其可以是图形用户界面中的简单图形按钮，并且用户界面422可以支持包括数量和品牌的实际药物的登记，该用户界面422可以被实施为软件，该软件将来自例如智能设备的相机输入关联起来，该智能设备用于扫描此类药物包装上的光学可读产品代码并将此类信息关联到公共药物数据库。然后可以将此类关于减少发热的药物管理的信息用于例如与感测器数据的相关性，以解释例如除了对于医疗医生在分析人类的发热数据时的一般的健康状况外，随着时间的推移，药物的使用量和时间会发生意外变化。另外，终端用户设备400可以包括无线电读取器芯片，以感应感测器实现方式100的功率并直接从其中读取数据。这可以使用例如NFC、RFID等来执行。

在图13中，示出了感测器实现方式的第二实施方式。感测器实现方式100被构建为多层结构，以将远程反向散射通信的特性和优化的温度感测条件进行结合，将能量储存结合在多层结构中并从环境中收集能量。感测器实现方式100包括天线130、无线电芯片135，该无线电芯片135包括集成的功率收集单元140和使用两个热敏电阻110和120的温度感测功能，以及无线电和协议部分，其包括例如可能至电源和与外部感测器通信的接口，该外部感测器可以是温度感测器。用户接口感测器160连接到无线电芯片135。导热层104、热绝缘层122和印刷层144。感测器实现方式还可包括外部能量收集单元140，该外部能量收集单元140包括用于从其周围环境收集能量的一个或更多个装置。天线层142上的区域(参见图16)可以专用于能量收集，从而允许例如能量收集天线结构和太阳能板的实现方式对电磁能和光能进行收集。在图12、图13、图14中，示出了感测器叠层的各种实施方式。用于热通量感测的感测器构造被构建具有导热层104，该导热层104与接触表面接触，并且其中温度感测器110与一片穿过热绝缘体122的良好导热体105(如金属)热连接。一片导热体105在绝缘体材料的顶部上，因此它们位于同一层上，从而使第二温度感测器120可以位于绝缘体122的顶部，因此温度感测器110和122代表热通量在同一层上进行测量时，从而允许降低复杂性并降低生产成本。此外，导热层104兼作天线的部分，也用作反射器，从而减少了从人体皮肤吸收的能量。所述层可以实施为多层金属结构，其中金属层实施为薄片，由具有良好导热性能的隔离材料的薄片分开。因此，所述多层结构104、106还用作能量储存器件，并连接到能量收集引擎(energy harvesting engine)140。进一步由用户输入感测器160实现。

图12示出了感测器实现方式100中的导热层104，该导热层104能够与感测器实现方式100所放置的表面(例如，人类皮肤)直接且良好地热接触。导热层104将通过热管105实现方式与被测介质和感测器110直接接触，而感测器120位于形成热通量感测器的绝热体122的顶部。

在图16中，可以将包括天线辐射元件130、电力收集元件142、温度感测器110和120、用户输入感测器以及无线电芯片135的基板设计成一体式的、组装在例如一个或更多个柔性PET基板或类似材料上，并在生产过程中成型。实现了低成本的压辊生产。通常使用导电胶、线接合或其他合适的材料或方法将部件粘合到基板上，该材料或方法允许在基板弯曲时保持电连接。

用于与所述柔性基板接触的绝缘材料可以是例如闭孔聚乙烯泡沫或类似材料。

在图7中，示出了第二热通量感测器方法，基板122可以是例如柔性PET基板，该基板122可以在生产中组装为一体。热通量感测中的导热体104和绝缘材料122都将具有已知且恒定的热特性，并且来自110和120的感测器数据与来自读取器200的环境感测器数据结合，算法和信号处理系统370可以根据热通量感测器数据估算生物体的真实核心温度。例如温度、湿度和大气压等环境条件的变化，在其影响热通量感测器之前，可以由读取器200中的环境感测器270检测到，并且，由于在感测器实现方式100中从环境到热通量感测器的影响是已知的，因此可以在信号处理算法系统370中对此影响进行补偿。

热通量感测方法利用两个感测器110和120，并通过计算从核心穿过组织和皮肤510的热通量来计算核心温度520，利用两个感测器读数之间的差值以及材料122的已知传热系数来计算通过材料122的热通量。在用于例如计算人体的核心温度时，以下方程式可以作为此类计算的中心部分，如图17所示。使用前面提到的方程式1进行计算。

用于感测器实现方式100结构的原因：利用关于生物体(例如人体的皮肤/组织)的传热系数的已知数据、皮肤与感测器110、120之间的最佳的和已知的导热率、绝缘材料122的已知传热系数以及在感测环境中对环境条件的已知导热系数，算法可以应用于生物体核心温度的高精度预测。在紧凑的多层结构中的感测器实现方式的组合，利用天线反射器和天线辐射结构作为能量储存器件，并利用天线反射器作为传热设计，允许以紧凑的低成本的形式因素来实施热通量方法。将反向散射无线电的天线设计与能量收集、能量储存特性和感测器构建相结合，维持了天线和感测器性能的最佳组合，以实现对生物体核心温度估算的远程连续的和无源的反向散射无线电感测器应用。

下层：与被测介质的热连接位于同一层上的底部层将是具有低致敏性的粘合剂层152(例如硅胶粘合剂)，该粘合剂层152不会对所施加的生物体造成任何伤害，并且具有防水性和抗细菌性。粘合剂优选地是薄的并且具有已知的导热特性来进行导热。

感测器实现方式的顶部层：顶部层将是艺术品的打印层。该层将是薄层的材料，不会对天线性能产生影响，就像薄纸一样。

图18示出了读取器200的第二实施方式，该读取器被设计为无线电感测器实现方式100的生态系统的门户。该设计可以包括无线电读取器芯片210、处理单元230、内部储存器240、内部感测器270、有线接口250、用于无线网络接口290的无线电、用于无线网络接口260的天线和无线电读取器天线220，并且如果感测器270是空气质量和/或温度感测器，则用于感测器280的气流设计。读取器200通过定制的读取计划来读取感测器实现方式，其中，例如，感测器实现方式中的无线电芯片135需要若干个时间单位的感应信号，该时间单位可以是ms，以累积足够的功率来使用感测器110和120执行感测，并且将例如适当的感测器信息、校准数据、ID和其他的信息传达给读取器200。此外，读取器200和读取计划被定制成使得读取器200和读取计划针对低功耗、传达到感测器实现方式100的占空比以及因此对其测量频率和对生态系统300的通信间隔进行了优化，从而允许读取器系统循环睡眠。通过这种实现方式，可以依次读取感测器几次，并且可以应用过采样来提高分辨率和降低温度测量中的噪声，这些噪声与应用的读取速率相比变化缓慢，因此提高了感测器的温度测量精度，从而提高了核心温度计算的精度。在读取器200中实施的标准无线和有线网络通信协议和方法可以用作与生态系统300通信的单个主通道，并且例如在主通信失败的情况下包括备用系统。此外，读取器200可以包括备用储存器，以在主通信通道暂时故障和/或备用通信通道暂时故障的情况下使用。读取器200还可以包括例如在硬件或软件中用于将加密数据传达到生态系统的方法。通过例如通过IP地址到读取器200的网络连接，它可以将当前地理位置记录到生态系统，以便可以例如根据监管要求来设置操作模式、定位和跟踪社会中的流行病和非流行病、查找当地的环境条件，该环境条件可以是温度、湿度和大气压。此外，读取器设计包括气流设计280，其将环境感测器270与由例如读取器200内部的加热空气或干燥空气而引起的影响分离，从而确保对环境条件的更正确感测。

图19示出了典型的情景，其中读取器200位于天花板中并且感测器100附着到患者的前额。

该算法考虑了BT、HR、RR和其他感测器功能，以检测特定饮食的特征变化。

另外有益的实施方式包括通知系统，该通知系统通过在进餐时点击感测器实现方式，为所述算法添加时间戳以寻找来自所述感测器的数据模式的变化。

替代实施方式

可以设想上述的多种变体。例如，在无线感测器实现方式中使用天线130，其中天线由本领域技术人员设计成在生物体的表面(例如人类皮肤)而不是在空气中操作。

另一个变体是天线130被设计成使得天线130构造性地使用生物体或生物体的部分(例如，像人类颅骨中的额骨)来改进天线性能。

另一变体可以以不同的基板材料和形状来实施无线感测器系统，该基板材料和形状被设计为以不同的方式在生物体上使用。对于人类来说，这可以是例如隐形眼镜或耳塞、耳环或其他珠宝，或者用鞋、衣服织物、绷带、医用石膏或石膏、内裤、尿布、卫生护垫、连裤衬垫、假体、紧身胸衣或其他医疗和非医疗辅助或援助设备来实现。

此类方法的另一变体可能是使用多种无线电协议和标准的无线感测器实现，从而允许更广泛的使用范围和工作范围。例如，这可以是多个无线电协议、在现有无线电协议与新无线电协议之间的组合、基于后者的定制协议或多个其他无线电协议。

用户界面感测器的另一变体可以是，当用户通过在系统上点击其设备时来与设备交互时，可以利用多层天线结构和能量储存系统的电容变化。此类解决方案将不需要额外的感测器，因为已经利用现有的结构进行感测。

在用于老年患者的感测器的一些实施方式中，温度感测器、湿度感测器和诸如PH感测器之类的化学感测器的组合，以例如简报的方式实施，将为老年人提供更高生活质量的装置，并为例如老年护理院的日常工作提供更好的质量保证。像此类感测器组合将能够对简报内容进行分类，此外还可以检测一些医疗和非医疗条件的早期迹象，如：酸中毒、脱水、腹泻、饥饿、肾衰竭和尿路感染。

在其他实施方式中，将温度、压力、接近度、取向、位移和加速度的组合实施为感测器系统，该感测器系统可以例如检测医疗辅助援助工具的使用情况，如果医疗辅助援助工具位于皮肤与胸衣之间，例如，许多背部和颈部受伤手术后使用的紧身胸衣以及出因生缺陷而进行的矫正手术后使用的紧身胸衣。然后，如果正确使用(例如，太紧或太松)，使用过程中患者的运动和活动以及使用过程中辅助援助工具的位移，该系统将能够检测其使用量。为医疗医生给予数据基础，以辅助和援助进一步的患者建议、治疗和运动，以改善结果。

在又一其它实施方式中，将温度、湿度和光(例如紫外光)进行组合的感测器的组合可以用作检测儿童和老年人的体温高/过热和过度暴露于阳光的感测器系统。在一些实施方式中，一个或更多个温度感测器可以与生物阻抗感测器结合，然后系统还可以检测脱水。

在又一实施方式中，感测器与选自温度感测、与生物阻抗结合的湿度和PH值的一个或更多个感测器相结合，可以用作智能绷带，该智能绷带用于例如烧伤、检测伤口是否由于以下原因需要注意：相对于核心的表面温度升高和/或感染引起的发热、由于某些细菌感染而改变PH值以及由于细菌生长而排出的水分增加。这将使看护者避免在不需要的时候更换绷带，避免通过破坏保护新皮肤的发育的结痂密封而导致不必要的新感染。

在其它实施方式中，温度感测器可以与如音频、噪声、声音和加速计之类的感测器相结合，因为这将用作例如打鼾和呼吸暂停的检测器，该检测器结合了音频和振动，以为家庭保健市场提供低成本测试。

在又一其它实施方式中，如温度、加速计、位移和力之类的感测器的组合将例如提供在例如膝半月板手术后检测关节灵活性和使用的装置，甚至检测由膝感染或炎症引起的局部温度发展。提供信息给患者和医师以改善护理和恢复。

在又一其他实施方式中，捕获患者发热皮疹、脸红、皮肤颜色的图像。这与温度模式以及从患者那里收集的其他重要数据一起使用以监测患者。皮疹的暂时发展可以用于确定疾病以及发热模式。

热绝缘层122可以兼用作电绝缘材料，也作替代分离的热绝缘层和可以堆叠的电绝缘材料。

可以预见此类系统的许多其他变体。例如，系统通知算法在用户进餐时检测RR、HR和用户“点击”通知，该系统通知算法可以用于检测进餐的人何时被食物噎住，以向例如老年护理机构发出警报，防止因噎住而死亡。

另一变体可以是运动员的效果，和用于从训练中获得最佳效果的表现/休息平衡监测。此类实现方式可以在被设计为通过BT、RR、HR和其他感测器映射职业运动员的表现和休息指数的算法中应用相同的感测器数据。此类系统的输出可以是例如关于训练课程之间的休息量的个人建议。

另一变体可以是监测精神病患者和老年患者的饮食摄入，以维持整体稳定性和良好健康。此类实现方式与最初的描述相同，只是简化了算法输出以表明有足够的饮食摄入来维持健康的生活。更改可以是向看护者和家人的通知。

工业适用性

根据本申请的本发明可用于连续监测生物体的核心温度。例如，可以通过减少疾病和改善授精时间来监测牲畜的疾病和繁殖力，以最大限度地提高生产和产量。

Claims (26)

1.一种用于对生物体的温度进行测量的感测器(100)和通知触发器，所述感测器(100)和通知触发器包括：

第一层(104)，所述第一层(104)与所述生物体热连接，

第二层(122)，所述第二层(122)包括热绝缘材料，并放置在所述第一层(104)的顶部上，

第一温度感测器(110)，所述第一温度感测器(110)经由穿过所述第二层(122)的导热体(105)与所述第一层(104)热连接，

第二温度感测器(120)，所述第二温度感测器(120)与所述生物体热绝缘，

其特征在于，所述第一温度感测器和所述第二温度感测器位于所述第二层(122)的上方，以及

所述感测器(100)和通知触发器还包括用户输入感测器，所述用户输入感测器用于触发通知，所述用户输入感测器放置在所述第二层上方并且能够受物理输入或物理运动模式的检测的影响。

2.根据权利要求1所述的感测器，其中，所述感测器和通知系统包括至少一个附加感测器，所述附加感测器对第二物理特性进行测量，所述第二物理特性选自：温度、压力、流体流量、热流量、液位、接近度、位移、生物阻抗、图像、光、气体、化学制品、加速度、取向、湿气、湿度、阻抗、电容、力、电、磁、质量和音频。

3.根据权利要求1所述的感测器，其中，第三层设置在所述第二层上方，其中，所述第三层和所述第一层中的至少一个层包括金属材料。

4.根据权利要求1所述的感测器，其中，所述感测器还包括用于对物理用户输入进行登记的用户输入感测器(160)。

5.根据权利要求4所述的感测器，其中，所述用户输入感测器能够是选自以下各项的感测器：压力、接近度、位移、加速度、阻抗、电容、力、音频和按钮。

6.根据权利要求4或5所述的感测器，其中，所述用户输入能够是时间编码的序列，所述时间编码的序列用于在输入之间进行区分并限制错误通知。

7.根据权利要求4至6中的任一项所述的感测器，其中，所述用户输入用时间戳进行登记，以限定用户经历的事件的数据。

8.根据权利要求1所述的感测器，其中，所述感测器还包括用于收集电能的装置(142)和至少一个能量储存单元，其中，所收集的能量被储存在所述能量储存单元中，其中，所述能量是使用用于将光电、热电、压电、电磁、磁、电、氧化、静电、生物能转换为电能的装置而从周围环境收集的。

9.根据权利要求1所述的感测器，还包括用于从所述物理用户输入到所述用户输入感测器收集电能的装置(142)。

10.根据权利要求1所述的感测器，其中，所述感测器还包括用于对来自所述第一温度感测器和所述第二温度感测器的数据进行采样的处理装置。

11.根据权利要求1所述的感测器，其中，所述感测器还包括用于对所述用户输入感测器(160)的时间编码的用户输入进行采样的处理装置。

12.根据权利要求8所述的感测器，其中，所述能量储存单元包括至少一个电容式储存器，所述电容式储存器优选地包括所述感测器(100)的至少两个金属层(104、106)和至少一个电绝缘层(122)。

13.根据权利要求1所述的感测器，其中，所述感测器还包括辐射元件，其中，所述第一层是用于所述辐射元件的反射器，其中，电绝缘材料形成了所述辐射元件与所述反射器之间的距离。

14.根据权利要求13所述的感测器，其中，所述辐射元件、所述电绝缘材料以及所述反射器形成了用于储存所收集的能量的电能储存单元。

15.根据权利要求13或14所述的感测器，其中，所述反射器包括电容式储存器件的部分，所述电容式储存器件用于储存来自所述能量收集装置的所收集的能量。

16.根据权利要求13至15所述的感测器，其中，所述辐射元件用作用于能量收集的接收元件。

17.根据权利要求1所述的感测器，其中，所述感测器还包括：处理装置，所述处理装置耦合至选自以下各项的至少一项：能量收集装置、能量储存单元和电容式储存器件，所述电容式储存器件用于向所述处理装置供以动力以对来自至少一个感测器(110、120)的数据进行采样，并且所述处理装置耦合至辐射元件，所述辐射元件用于传输至少一个采样数据。

18.根据权利要求10、11或17中的一项所述的感测器，还包括耦合至所述处理装置的指示器。

19.根据权利要求1至3所述的感测器，还包括用于对来自所述生物体的机械输入进行检测的感测器(160)，所述感测器用于检测来自所述生物体的机械输入，所述感测器通过选自以下各项的至少一项来操作：压力、接近度、位移、加速度、阻抗、电容、力、音频和按钮。

20.根据权利要求21所述的感测器，其中，当所述生物体进行所述机械输入时，所述感测器(160)利用选自能量储存系统和多层天线结构的电容的参数方面的至少一个变化。

21.一种将根据权利要求1至20所述的感测器用于对生物体的表面温度进行测量的用途。

22.一种使用根据权利要求1所述的感测器和通知触发器来估算生物体的核心温度的方法，所述感测器和通知触发器放置在所述生物体的表面上，其中，所述方法包括以下步骤：

通过所述第一温度感测器测量所述温度，

通过所述第二温度感测器测量所述温度，

根据热通量计算来对所述核心温度进行计算，所述热通量计算使用来自所述第一温度感测器和所述第二温度感测器的测量。

23.根据权利要求22所述的方法，还包括以下步骤：对检测到的来自所述生物体的机械输入的时间进行记录。

24.根据权利要求23所述的方法，还包括以下步骤：对关于检测到的来自所述生物体的机械输入的通知进行发布。

25.根据权利要求22至24中的一项所述的方法，所述方法用于使用身体温度、RR、HR来估算身体对甲状腺反应和饮食摄入的特征性变化，所述方法还包括以下步骤：

由根据权利要求2所述的感测器测量BT，

由根据权利要求2所述的感测器测量HR，

由根据权利要求2所述的感测器测量RR，

由根据权利要求2所述的感测器测量用户通知，

使用通过身体温度的测量、RR的测量、HR的测量和所述用户通知的测量所进行的测量来计算身体对甲状腺反应和饮食摄入的变化。

26.一种将根据权利要求1至20所述的感测器用于对生物体的表面温度进行测量的用途。

Images