CN113167657A - 基于通量测量结果的核心体温传感器系统 - Google Patents

Abstract

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。

Description

基于通量测量结果的核心体温传感器系统

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。

从核心体温T0(其是要估计的温度)向外的热流可以基于线性流建模为：

T0＝T1+R0(T1-T2)/R1

等效地：

T0＝T1+α·(T1-T2)

其中，α＝R0/R1。

R0是身体(传感器下面的区域)的热阻。

R1是底层与顶(绝缘)层之间测量的传感器的热阻。

该传感器可以提供不引人注目估计核心体温的模块。然而，针对正确操作，其需要定义相当好的R0的值。该参数基本上是组织性质的组合，其是样品相关的，但是也随着位置以及传感器与皮肤表面之间的热接触而变化。

以上等式针对其中热流均衡的固定情况也是有效的，其在加热和冷却阶段期间针对传感器情况显然并不是这样。

存在关于该无源传感器方法的各种问题。

第一问题在于，温度测量结果可以在周围/环境温度的快速改变发生时失去准确度。第二问题是在传感器应用期间可能未实现粘附到皮肤的期望的传感器，并且粘附可能随时间恶化。用于检测该条件的机制将是期望的。

US 2007/0282218公开了其中温度和温度的变化率使用在计算中的核心体温监测系统。

发明内容

本发明由权利要求书定义。

根据本发明的方面的范例，提供了一种核心体温传感器系统，包括：

至少三个温度传感器的第一集合，其用于抵靠针对其所述核心体温要被测量的对象的皮肤放置；

第一绝缘层，其在温度传感器的第一集合之上；

至少三个温度传感器的第二集合，所述第二集合中的每个温度传感器直接地定位在所述第一集合的相关联的温度传感器之上以形成由所述第一绝缘层的相关联的部分间隔开的温度传感器对；

处理器，其用于处理来自所述温度传感器的信号以导出核心体温，

其中，所述处理器适于：

监测所述温度传感器处的感测温度；

监测所述温度传感器中的一个或多个处的感测温度的时间变化率；

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关于第一和第二代表性温度的时间变化率信息来确定所述核心体温。

该传感器具有多个传感器对(至少三个)，并且每个对可以用于监测热流。获得代表性底部和顶部温度，并且这可以例如包括最好传感器对的选择。除监测温度之外，监测变化率信息。这使核心体温确定更准确，并且特别地其提供考虑环境温度波动(例如如由BairHugger引起的)而不实际上直接监测环境温度的方式。

所述处理器可以适于确定质量参数(例如，基于检测周围温度中的大的波动)并且响应于低质量而生成消息。该消息可以用于指示核心温度读数可以在那时是不准确的。其可以被提供为输出或者其可以附加到所述核心体温数据。然而，通过考虑温度导数，所述核心体温确定补偿这样的变化。因此，可以仅存在当核心体温确定可以被指示为潜在地不可靠时的短时间段。

所述处理器可以适于确定所述系统未正确地应用到对象并且生成输出警报。这提供建议用户所述传感器应用应当重新应用的方式。

所述处理器例如适于如果所述第一集合的温度传感器之间的感测温度的差超过阈值，则确定所述系统未正确应用。如果存在由应当全部与所述皮肤接触的第一集合感测的大的温度差，则这指示传感器已经变得与所述皮肤间隔开。

所述第一代表性温度例如是针对所述第一集合的平均或者最大感测温度。在最大感测温度的情况下，这对应于一个传感器的选择。

所述第二代表性温度也可以是针对所述第二集合的平均或者最大感测温度。备选地，其可以是由与提供所述第一代表性温度的第一集合中的传感器配对的温度传感器感测的温度。在该后者情况下，这对应于用于使用在核心体温确定中的最好传感器对的选择。

所述系统可以确切地包括布置在形成等腰三角形的位置中的三个传感器对。这形成大体Y形的布置。

所述第一绝缘层优选地在每个传感器的位置周围并且在每个传感器之间横向延伸。以这种方式，温度传感器信号受所述不同传感器位置之间的侧向热传递影响最小。

例如，所述第一绝缘层可以具有以下形状：一个传感器被定位于的中央集线器、针对其他传感器的辐条的集合和针对电互连的辐条。针对三传感器对系统，这定义Y形状，其中，一个肢作为所述互连，两个传感器肢和传感器在中间连接处。

所述系统优选地包括所述第一绝缘层之上的第二绝缘层。在所述核心体温的确定中考虑两个层的热传递特性。

所述第二绝缘层优选地具有与所述第一绝缘层相同的形状。

所述核心体温例如被确定为：

其中，Tb是第一代表性温度，Tt是第二代表性温度，Tc是核心温度，并且β和γ是校准常数。所述校准常数取决于所述系统中的各种部件的热导率和比热容。

本发明还提供一种核心体温测量方法，包括：

从抵靠对象的皮肤放置的至少三个温度传感器的第一集合获得温度测量结果；

从至少三个温度传感器的第二集合获得温度测量结果，所述第二集合中的每个温度传感器直接地定位在所述第一集合中的相关联的温度传感器之上以形成由所述绝缘层的相关联的部分间隔开的温度传感器对；

通过以下操作来处理来自所述温度传感器的信号以导出核心体温：

监测所述温度传感器处的感测温度；

监测所述温度传感器中的一个或多个处的感测温度的时间变化率；并且

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关于第一和第二代表性温度的时间变化率信息来确定所述核心体温。

所述方法可以包括：确定所述系统未正确应用到对象并且生成输出警报。所述方法可以包括：如果所述第一集合的温度传感器之间的感测温度的差超过阈值，则确定所述系统未正确应用。

所述方法还可以包括：确定用于所述核心体温确定的质量参数，并且响应于低于阈值的质量而生成消息。这可以被用于指示何时已知所述核心体温估计是不准确的。

本发明的这些和其他方面将根据在下文中所描述的(一个或多个)实施例而显而易见并且将参考在下文中所描述的(一个或多个)实施例得到阐述。

附图说明

为了本发明的更好理解并且更清楚地示出其可以如何实现，现在将仅通过范例对附图进行参考，其中：

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；

图2示出了在手术流程的持续时间内与参考食管温度测量结果相比较的计算核心温度；

图3以截面示出了本发明的温度传感器的范例；

图4以平面视图示出了三对温度传感器的布局；

图5示出了皮肤之上的温度传感器系统和两个电学模型；

图6示出模拟的结果作为电压(表示温度)与时间的绘图；

图7示出了针对第一核心体温估计等式的响应；

图8示出了针对第二核心体温估计等式的响应；

图9示出了左边的正确附接的传感器布置和其中侧传感器在右边抬起的正确附接的传感器布置；

图10被用于示出该拆卸和Bair Hugger的使用可以如何改变核心体温估计；并且

图11示出了核心体温测量方法。

具体实施方式

本发明将参考附图来描述。

应理解，详细描述和特定范例在指示装置、系统和方法的示范性实施例时旨在仅出于图示的目的并且不旨在限制本发明的范围。本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点将从以下描述、权利要求书和附图变得更好理解。应当理解，附图仅是示意性的并且未按比例绘制。还应当理解，相同附图标记贯穿附图被用于指示相同或者相似部分。

本发明提供具有跨第一绝缘层的多对温度传感器的核心体温传感器系统。感测温度以及温度传感器中的一些或全部处的感测温度的变化率被监测。核心体温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温度变化率信息来获得。

如上文所提到的，关于基于温度通量测量的无源温度感测的一个问题是当周围/环境温度的快速改变发生时确保准确核心温度测量结果。正常环境温度缓慢变化并且可以通过传感器系统相当好地处理，但是在患者的温度使用保温毯(被称为Bair Hugger)积极影响的情况下，改变显著地比传感器系统的响应速度更快并且读数中的误差在不采取措施的情况下发生。

本发明利用时间导数温度信息以便确定核心体温。该额外信息例如意指核心体温确定在外部条件的四个方案之间区分：正常、Bair Hugger固定、Bair Hugger上升和BairHugger下降。正常是通常利用暴露于房间环境温度18-20℃的传感器的条件。

在操作期间，患者温度使用所谓的Bair Hugger或者保温毯维持。这是具有在温度传感器系统周围的区域中可以将温度局部升高到约43℃的暖空气的供应的盖，特别地温度传感器系统接近于耳朵放置。

与使用以上单热流模型的手术流程的持续时间内的绘图22的参考食管温度测量结果相比较，图2示出了计算的核心温度作为绘图20。绘图24指示核心温度传感器附近的所测量的周围温度。

应观察到，计算的温度20和参考22在Bair Hugger固定范围25内很好一致。然而，计算温度在上升周围温度(Bair Hugger上升)的时段26期间显著地估计不足并且在减小周围温度(Bair Hugger下降)的时段27期间估计过高。清楚地，标准热流模型未能在快速改变的环境温度期间提供准确的温度估计。

还如上文所提到的，当粘附到皮肤的传感器的恶化可能发生时，第二问题与传感器应用期间和测量期间的质量测量结果反馈有关。

因此，存在其中常规传感器和无源热流模型未能提供准确的核心温度估计的两个条件。一个是导致将传感器次优热耦合到皮肤的不良粘合和弯曲3维身体形状上的粘合。另一个与要么由当连接到皮肤或者与皮肤断开时的传感器响应时间要么由关于传感器响应时间的环境温度的快速改变引起的温度瞬态方案有关，诸如在如上文所解释的流程期间应用保温毯。

本发明提供一种改进的传感器系统，其考虑这些快速改变和/或如果粘合或者测量的质量不好则使得警告能够提供给用户。

图3以截面示出了本发明的温度传感器系统的范例。其包括定义存在三个温度传感器的第一集合34的皮肤接触表面32的下绝缘层30。在下绝缘层30的顶部提供垂直对准的温度传感器的第二集合36。温度传感器因此形成垂直对准对。顶部绝缘层38覆盖那些传感器。个体传感器信号被提供到处理器44，其执行下文所解释的信号分析。通过范例，可以使用大约1Hz的采样速率，即，信号每秒捕获。

处理器输出核心体温Tc，但是任选地还有传感器拆卸的警告SD并且任选地还有核心体温在特定时间处不可靠的警告NR。

图4以平面视图示出了三对温度传感器的布局。顶部绝缘层38和温度传感器36以实线示出，并且底部绝缘层30和温度传感器34以虚线示出。

每个层中的传感器被布置为中央传感器，例如36a，以及两个肢传感器例如中央传感器的每一侧一个的36b、36c。三个传感器因此形成等腰三角形。这形成针对两个绝缘层的大体Y形的布置。

两个绝缘层在每个传感器的位置周围并且在每个传感器之间横向延伸。以这种方式，温度传感器信号受不同传感器位置之间的侧向热传递影响最小。例如，传感器系统的总体宽度可以是如图3所示的44mm和5mm的深度。存在传感器对之间的垂直间隔的至少两倍的绝缘材料的每个传感器周围的区域。例如，传感器对之间的垂直间隙可以是1-2mm，并且传感器由至少2mm、例如至少3mm的绝缘材料横向围绕。

顶部绝缘层38还帮助减少或消除测量位置之间的侧向热流，其简化传感器设计并且改进其准确度。

绝缘层因此具有以下形状：一个传感器被定位(例如36a)的中央集线器、针对其他传感器(例如36b、36c)的辐条的集合和针对电互连42的辐条40。

绝缘层能够通过关于中心轴(其平行于辐条40)弯曲变形，使得其可以变形以匹配下层皮肤表面的形状。其还可以关于垂直轴变形。每个辐条用作机械解耦叶，每个机械解耦叶具有其自己的温度传感器对。这允许在最好条件下操作的传感器对的选择，特别地粘附以及下层组织结构的响应的最好组合。

分别地三个皮肤侧温度传感器34测量温度T1、T2和T3并且三个顶部温度传感器36测量T4、T5和T6，使得T1和T4形成对，T2和T5形成对，并且T3和T6形成对。

哪对温度传感器最适合于提供核心体温估计的选择可以由监测由每对温度传感器提供的随时间的信号变化的算法执行。

定义了以下值：

Tb＝底部温度

Tt＝顶部温度

Tc＝身体核心温度

Ts＝周围环境温度

α＝R0/R1，其中，R0是身体的热阻(在传感器下面的区域)并且R1是底层与顶(绝缘)层之间测量的传感器的热阻，即，一对传感器之间的间隔。

为了计算核心体温，可以使用单个传感器对。值Tb是针对温度传感器的第一集合的第一代表性温度，并且值Tt是针对温度传感器的第二集合的第二代表性温度。

Tb可以是在底部传感器之一处测量的温度。然而，更一般地，Tb＝f(T1,T2,T3)，其中，f是诸如均值或最大值的函数。最大值的选择等效于选择温度传感器之一。

再次，更一般地，Tt＝g(T4,T5,T6)，其中，g是诸如均值或者最大值的函数。最大值的选择再次等效于选择温度传感器之一。值Tt可以被选择为底部传感器正提供第一代表性值的对的顶部传感器。

传感器设计包含与温度传感器组合的泡沫层，并且因此温度传感器不瞬时响应于环境温度的改变。泡沫层充当电阻元件，而温度传感器(热敏电阻)和其紧接周围充当储热器。两者的组合引入时间延迟效应。

如果该时间延迟效应被忽视(即，dTs/dt是零)，则简单关系适用：

T_c＝T_b+α(T_b-T_t) (1)

然而，如果考虑环境条件的改变，即，dTs/dt不是零，则关系变为：

其中，β是取决于系统的热性质的校准常数。

为了避免对直接环境温度感测的需要，环境温度Ts可以基于温度差Tt-Tb的改变来估计：

因此：

更一般地：

这提供动态模型，其中，核心体温基于针对温度传感器的第一集合的第一代表性温度Tb、针对温度传感器第二集合的第二代表性温度Tt和变化率信息来确定。

该变化率信息涉及两个代表性温度或其之间的差。

该方法的有效性已经使用电子模拟工具建模。

图5示出了皮肤之上的温度传感器系统，以示出热阻值R1、R2、温度值Tb、Tt、Tc和Ts和针对两个绝缘层的热容量值C1和C2。

基本模型接下来以示意性形式示出，其中，未考虑热容量值C1和C2。电压U表示温度。在右边示出更完整的模型，包括电容器以及电阻器。

该更完整的模型(图5仍然仅示出其简化)被用于形成电子模拟工具中的集总元件模型。首先将传感器组件建模为包括电阻器和电容器的集总元件电子模型涉及将热阻和热容量转换为电阻器和电容器。这可以通过丢弃横向流和假定仅垂直热流实现。

模型考虑绝缘层厚度(例如，底层厚度3mm和顶层厚度2mm)，热敏电阻温度传感器和它们被提供在其上的导电箔的材料和其体积和从顶层到周围环境的热损失。

元件值例如针对参考大小来计算，诸如传感器的5mm直径部分。5mm直径与热敏电阻的大小组合被估计为好的近似。

完整模型例如包括使用身体的深度组织、脂肪组织、皮肤组织、底部热敏电阻温度传感器、下绝缘层、顶部热敏电阻温度传感器和顶部绝缘层的电路元件的表示。

核心体温和环境温度在模型中表示为表示针对体温的37度和针对环境温度的20度的电压源。脉冲电压源可以添加在环境源的顶部以模拟BairHugger的引入。

切换可以被用于通过同时断开对环境温度的接触和闭合对皮肤表面温度的接触模拟将传感器接触到身体。使用的电容器表示热敏电阻的热容量，包括使用的焊料和具有铜轨迹的弯曲箔的部分。

图6示出模拟的结果作为电压(表示温度)与时间的绘图。存在三组绘图，顶部绘图用于添加具有10度额外温度的Bair Hugger，中间绘图用于添加具有17度额外温度的BairHugger，并且底部绘图用于添加具有27度额外温度的Bair Hugger。

绘图使用等式(1)的基本模型示出底部热敏电阻温度作为绘图80，示出顶部热敏电阻温度作为绘图82，并且示出计算的核心温度作为绘图84。Bair Hugger在时间t1处应用并且在时间t2处移除。网格宽度是400秒，因此t1与t2之间的时间间隔是2000秒。

图6示出了由于动态行为初始地存在核心温度的过高估计，即，绘图84高于37度。而且，在应用Bair Hugger之后的下降和在应用Bair Hugger之后的上升存在。模拟工具被用于计算节点电压的时间导数并且组合这些以形成新信号。

负尖峰(紧接在时间t1之后)和正尖峰(紧接在时间t2之后)的持续时间随着BairHugger温度增加而增加。负尖峰和正尖峰的这些时段对应于当核心温度计算不能被依赖时的时间。

已经配置动态模型的两个版本，其显著地改进计算的核心温度的动态行为。

图7示出了针对以下的响应：

Tc＝Tb+0.34·(Tb-Tt)+135·(dTb/dt)-2·(dTt/dt) (3)

绘图90是使用其中Tc＝Tb+0.34·(Tb-Tt)的图6的模型的估计核心温度与37度的实际值之间的误差，并且绘图92是使用等式(3)的模型的估计核心温度与37度的实际值之间的误差。

该模型将最大误差减少几乎三倍，但是更重要地，结果不满足要求(误差>±0.2K)的总时间段减少近似八倍。

图8示出了针对以下的响应：

Tc＝Tb+0.34·(Tb-Tt)+95·(dTb/dt)+4·(d(10·Tb-Tt)/dt) (4)

绘图90是使用其中Tc＝Tb+0.34·(Tb-Tt)的图6的模型的估计核心温度与37度的实际值之间的误差，并且绘图94是使用等式(4)的模型的估计核心温度与37度的实际值之间的误差。

利用该模型，实现环境变化期间的Tc估计上的误差的进一步的降低。仅在短时段期间，误差上升到0.2K的允许限制以上。

以上模型仅是范例并且基于身体的更复杂的三维结构的简单一维表示。因此，更复杂的模型可以被用于更好的模拟。

然而，当应用到来自临床试验的数据时，甚至以上两个模型示出显著改进，这指示Bair Hugger上升和Bair Hugger下降时段的偏差的减小。

上文所描述的系统的另一方面是提供粘附质量的指示器。有时，传感器粘附的质量由护士可见(例如参见传感器的小拆卸区域)，但是在一些情况下，评估是困难的。

图9示出了左边的正确附接的传感器布置28和其中侧传感器在右边抬起的正确附接的传感器布置28。针对边缘传感器，存在空气间隙，使得底部传感器未直接地热耦合到皮肤。

该条件可以基于超过阈值的第一(底部)集合中的温度传感器之间的感测温度的差来检测。因此，如果max{│T1-T2│,│T2-T3│,│T1-T3}>阈值，则这指示传感器未适当地附接。否则，附接是最佳的。阈值是例如0.05摄氏度。不良的附接可以被用于触发警报以告诉用户或护士重新应用传感器贴片。

用于确定粘附质量的更完整的误差量度可以被定义为：

平滑函数计算一系列帧上的运行均方根值，如由最后一项(119)定义的。在这种情况下，这对应于近似120秒的运行时间窗口。注意，这是具有119的滤波器孔径的默认MATLAB平滑函数。

最大值选自底部温度差，并且最大值选自顶部差，这导致针对每个时间样本的一个乘法。这导致平滑函数应用到的时间系列。平滑函数可以是移动平均或者高斯滤波器。

低于0.1的低误差量度对应于低测量误差。高值指示传感器未很好附接。

该拆卸条件可以连续地并且不仅在传感器系统的初始应用期间监测。

图10被用于示出该拆卸和Bair Hugger的使用可以如何改变核心体温估计。

图10(a)示出了在传感器拆卸期间发生什么。拆卸的传感器对的顶部和底部传感器接近环境温度(因为这然后存在于传感器系统的两侧)。

图10(b)示出了在环境温度中的突然上升但是环境仍然低于身体温度期间发生什么。环境温度增加并且因此顶部和底部传感器读数增加。

图10(c)示出了在环境温度的突然上升到高于体温的水平期间发生什么，即，在应用Bair Hugger之后。环境温度增加超过核心，并且顶部和底部传感器示出反向读数，即，顶部传感器温度高于底部传感器温度。

图10(d)示出了在温度的突然下降期间发生什么。

清楚的是，定义查看顶部和底部温度传感器读数的斜率的改变的量度是可能的。

质量参数可以用作瞬态改变的程度的量度。

该质量参数可以定义为：

平滑函数再次计算一系列帧上的运行均方根值，如由最后一项(119)定义的。在这种情况下，这对应于近似120秒的运行时间窗口。注意，这是具有119的滤波器孔径的默认MATLAB平滑函数。

最大值选自底部温度梯度，并且最大值选自顶部温度梯度，这导致针对每个时间样本的一个乘法。这导致平滑函数被应用到的时间序列。平滑函数可以再次是移动平均或者高斯滤波器。

在没有关于质量参数的准确度的折中的情况下，更快的量度可以仅使用一对热敏电阻或平滑的较小窗口构建。

质量参数可以相反基于将温度导数阈值化。适合的阈值可以导出为应用到性能已知的数据的样本的训练算法的结果。

当该质量参数是大的时，底部传感器与顶部传感器表现不同。该参数可以是使用的误差指示器，并且已经示出其跟随与误差值的绝对值相同的趋势，即，图7和8中的绘图92和94。

该质量参数可以与阈值相比较。如果阈值被超过使得质量低于对应阈值，则确定核心体温在该时间期间将不被依赖。因此，消息可以被提供用于该目的。诸如可以由特定核心体温值触发的警报的任何动作可以在当核心体温估计不被依赖时的时间期间被抑制。质量指示可以被附接到记录数据作为标记。然而，利用温度导数的本发明的方法使这些时间段非常短。

本发明还提供一种核心体温测量方法，包括：

在步骤110中，从抵靠对象的皮肤放置的至少三个温度传感器的第一集合获得温度测量结果；

在步骤112中，从至少三个温度传感器的第二集合获得温度测量结果，第二集合中的每个温度传感器直接地定位在第一集合的相关联的温度传感器之上以形成由绝缘层的相关联的部分间隔开(或者与其直接接触)的温度传感器对，

在步骤114中，处理来自温度传感器的信号以导出核心体温。这涉及监测温度传感器处的感测温度以及感测温度的变化率。

在步骤116中，确定系统未正确应用到对象并且生成输出警报。

在步骤118中，确定质量已经下降到阈值以下(基于质量参数的确定)，使得估计的核心体温不被依赖并且该信息被提供作为输出或作为额外信息(元数据)。

本发明例如对新生儿的核心温度的监测感兴趣，这显著地减少新生儿的介入。

如上文所讨论的，系统利用处理器执行数据处理。处理器可以利用软件和/或硬件以许多方式实现以执行要求的各种功能。处理器通常采用可以使用软件(例如，微代码)编程以执行所要求的功能的一个或多个微处理器。处理器可以被实现为执行一些功能的专用硬件和执行其他功能的一个或多个编程微处理器和相关联的电路的组合。

可以被采用在本公开的各种实施例中的电路的范例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

在各种实现方案中，处理器可以与一个或多个存储介质相关联，诸如易失性和非易失性计算机存储器(诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM)。存储介质可以编码有一个或多个程序，其当在一个或多个处理器和/或控制器上运行时，执行本文所要求的功能。各种存储介质可以被固定在处理器或控制器内或可以是可移动的，使得被存储在其上的一个或多个程序可以被加载到处理器中。

通过研究附图、说明书和随附的权利要求书，本领域的技术人员在实践请求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或者步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以履行权利要求中记载的若干项的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在适合的介质上，诸如与其他硬件一起或作为其部分提供的光学存储介质或固态介质，但是计算机程序也可以以其他形式分布，诸如经由因特网或其他有线或无线电信系统分布。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种核心体温传感器系统，包括：

至少三个温度传感器的第一集合(34)，其用于抵靠对象的皮肤放置，针对所述对象，核心体温要被测量；

第一绝缘层(30)，其在温度传感器的所述第一集合之上；

至少三个温度传感器的第二集合(36)，所述第二集合中的每个温度传感器直接地被定位在所述第一集合的相关联的温度传感器之上以形成由所述第一绝缘层的相关联的部分间隔开的温度传感器对；

处理器(44)，其用于处理来自所述温度传感器的信号以导出核心体温，

其中，所述处理器适于：

监测所述温度传感器处的感测温度；

监测所述温度传感器中的一个或多个温度传感器处的感测温度的时间变化率；

基于针对温度传感器的所述第一集合的第一代表性温度、针对温度传感器的所述第二集合的第二代表性温度和关于所述第一代表性温度和所述第二代表性温度的时间变化率信息来确定所述核心体温。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器适于确定用于所述核心体温确定的质量参数，并且响应于低于阈值的质量而生成消息(NR)。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述处理器(44)适于确定所述系统未正确地被应用到对象并且生成输出警报。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述处理器适于在所述第一集合中的所述温度传感器之间的感测温度的差超过阈值的情况下确定所述系统未正确地被应用。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的系统，其中，所述第一代表性温度是针对所述第一集合的平均或者最大感测温度。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第二代表性温度是针对所述第二集合的平均或最大感测参数，或者由与提供所述第一代表性温度的所述第一集合中的传感器配对的温度传感器感测到的温度。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的系统，包括被布置在形成等腰三角形的位置中的确切地三个传感器对。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的系统，其中，所述第一绝缘层(30)在每个传感器的位置周围并且在每个传感器之间横向延伸。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一绝缘层具有以下形状：一个传感器被定位于的中央集线器、针对其他传感器的辐条的集合和针对电互连的辐条。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的系统，包括所述第一绝缘层之上的第二绝缘层(38)。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第二绝缘层具有与所述第一绝缘层相同的形状。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的系统，其中，所述核心体温被确定为：

其中，Tb是所述第一代表性温度，Tt是所述第二代表性温度，Tc是所述核心温度，并且β和γ是校准常数。

13.一种核心体温测量方法，包括：

(110)从抵靠对象的皮肤放置的至少三个温度传感器的第一集合获得温度测量结果；

(112)从至少三个温度传感器的第二集合获得温度测量结果，所述第二集合中的每个温度传感器直接地被定位在所述第一集合的相关联的温度传感器之上以形成由绝缘层的相关联的部分间隔开的温度传感器对；并且

(114)通过以下操作来处理来自所述温度传感器的信号以导出核心体温：

监测所述温度传感器处的感测温度；

监测所述温度传感器中的一个或多个温度传感器处的感测温度的时间变化率；并且

基于针对温度传感器的所述第一集合的第一代表性温度、针对温度传感器的所述第二集合的第二代表性温度和关于所述第一代表性温度和所述第二代表性温度的时间变化率信息来确定所述核心体温。

14.根据权利要求13所述的方法，包括：确定用于所述核心体温确定的质量参数，并且响应于低于阈值的质量而生成消息(NR)。

15.根据权利要求13或14所述的方法，包括：(116)例如在所述第一集合中的所述温度传感器之间的感测温度的差超过阈值的情况下确定所述系统未正确地被应用到对象并且生成输出警报。

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