CN1780581A - 测量生物学参数的仪器和方法 - Google Patents

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CN1780581A CN 200480011281 CN200480011281A CN1780581A CN 1780581 A CN1780581 A CN 1780581A CN 200480011281 CN200480011281 CN 200480011281 CN 200480011281 A CN200480011281 A CN 200480011281A CN 1780581 A CN1780581 A CN 1780581A
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Abstract

用于将传感器安置在生理通道中的支撑结构，以测量肌体的物理的、化学的和生物学的参数，并根据该参数的测量值产生一种作用。该支撑结构包括传感器，其利用特定的几何学被固定在支撑结构上，获取连续的、未受干扰的肌体的生理学数据。通过无线电传输，例如通过电磁波、无线电波、红外线、声音等，信号被传输到远程站，或者通过声音或视频传输，在本地报告。物理和化学参数包括脑功能、代谢功能、流体动力学功能、水合状态、血液中化学物质的水平等。支撑结构包括贴片、夹子、眼镜、头戴的饰品等，它们含有固定在通道末端的无源的或有源的传感器，所述传感器具有安置在生理通道并接近生理通道的传感系统。

Description

测量生物学参数的仪器和方法
发明领域
本发明包括安置在生理通道中的支撑和传感结构，用于测量肌体功能，并控制测量值所指示的异常状态。
发明背景
干扰因素和变量会引入重要的误差来源，该误差来源使所测量的生物学参数不具有临床价值。为了避开所述干扰因素和获得未受干扰的信号，侵入性的和半侵入性的方法已经被采用。些种方法存在许多缺点，包括难以进行长期的连续监控。非侵入性的方法也不能带来所需的临床有用性。将传感器放置在存在干扰因素和远远超过与所测量的生理参数相关的信号的背景信号的皮肤上，该干扰因素使得不能获得临床上有用的和精确的信号。
评价人和动物体中的热量状态的最为精确、准确和临床上有用的途径是测量脑部温度。脑部温度测量值是疾病以及健康状况的关键和通用的指示物，是唯一的不会被情绪状态人为改变的生命体征。其他的生命体征(心率、血压和呼吸率)都会受到情绪状态或随意作用的影响和人为地改变。
体温由血液温度确定的，血液以远红外线辐射释放热量。脂肪组织吸收远红外线，而实际上，肌体完全由一层附着在皮肤上的脂肪组织保护。如此，由于先前的技术使用放置在存在脂肪组织的皮肤上的传感器，利用皮肤的温度测量值不具有精确性和正确性。
由于用现有技术似乎是不可能非侵入性地测量脑部温度，已经尝试确定肌体内温度，也被称作为核心温度(core temperature)。目前，一种侵入性的、人为的、麻烦的和高成本的方法被用于测量内部(核心)温度，该方法包括将具有温度传感器的导管插入到尿管、直肠或食管中。但是，这种方法不适合于常规测量，该方法令人痛苦，具有潜在的、致命的并发症。
半侵入式的方法也已经被尝试过。Abreu在美国专利6,120,460中披露了连续地测量核心温度的仪器和方法，在眼袋(eyelid pocket)中使用接触镜，但是该接触镜是一种半侵入式的装置，该装置应当由医师指定，并且有时不容易将该接触镜放置到婴儿乃至成人的眼中，许多人害怕触及他们的眼睛。
在现有技术中，对于进行连续温度和/或核心温度测量存在多个缺点和局限。
如今，对温度的测量是非连续的、非核心的，并且是依赖于护理人员的。护理人员必须将体温计插入到患者的口腔、直肠或者耳朵中。为了获得核心温度，护理人员侵入性地将管子插入到肌体内，这会导致感染和严重的并发症。
在医院中和/或连续地用常规方法测量核心温度，需要一种侵入性的操作，将管子插入到体内或者通过摄取一种温度计药丸，是非常困难和危险的。温度计药丸会引起腹泻，测量的是所摄取的流体/食物的温度而不是体温，并且如果药丸阻塞胰腺或肝脏的导管，则会引起致命的并发症。由于存在许多干扰因素，包括脂肪组织，将传感器放置到皮肤上不会产生临床上有用的测量值。
不可能通过简单地将传感器置于皮肤上来获得精确和临床上有用的测量值，不仅是脑部温度的测量值，而且还有代谢参数、物理参数、化学参数等的测量值。一个关键因素是存在脂肪组织。每个人的脂肪是不同的，随着老化，脂肪发生变化，在同一个人中，脂肪含量随着时间而改变，脂肪消弱来自血管的信号，脂肪吸收热量，脂肪阻止未受干扰的远红外线辐射的传输，脂肪增加肌体内被测量的元件与放置在皮肤表面的外部传感器之间所跨越的距离。
有必要确定一种方法和仪器，用放置在皮肤上的传感器，以无痛、简单、体外和安全的方式，非侵入性、便捷和连续地监控脑部温度。
还需要确定一种方法和仪器，能够便捷、非侵入性、安全和精确地监控生物学参数，包括代谢参数、物理参数、化学参数等。
需要确定一种能够测量生物学参数的仪器和方法，通过将传感器安置在生理通道上，获得未受干扰的和连续的生物学信号。
发明概述
本发明提供有效满足现有技术的需求的方法、仪器和系统。
总体而言，本发明提供一套可以单独或者联合使用的传感系统和报告装置，它们被设计来接近生理通道，以测量生物学的、物理的和化学的参数。从解剖学和生理学上看，本发明所发现的通道是一种解剖学上的路径，该路径将未受干扰的生理学信号传送到体外。该通道由肌体内的功能(信号)源与位于皮肤的通道末端上的外部位点之间的直接的且未受干扰的连接组成。生理学通道传送与肌体生理学有关的连续和完整的数据。来自肌体内的未受干扰的信号被呈递到通道末端上的外部位点上。放置在通道末端的皮肤上的传感器可以获得最佳信号，不存在干扰因素和误差来源。
本发明所包括的是用于将传感器安置在通道末端的皮肤上的支撑结构。本发明公开装置，该装置定向于测量脑部温度、脑功能、代谢功能、流体动力学功能、水合状态、血液动力学功能、肌体化学功能等。本发明包括用于评价生物学参数的装置和方法，使用具有被改变来接近生理学通道的传感系统的贴片、夹子、眼镜(eyeglasses)、头戴的饰品(gear)等，以产生与佩带者的生理状态有关的精确的和临床上有用的信息，和用于提高所述佩带者的安全性和性能，并且通过提供足够的报告装置和与所监控的生物学参数相关的报警装置，以帮助增强和保存所述佩带者的生命。其他成分产生直接的或间接的作用，作用于其他装置，或者根据所测量的生物学参数调节另一个装置或者产品。
为探索更好地测量生物学参数，进行了长期和仔细的研究，包括对人和动物体中的脑部温度通道(Brain Temperature Tunnel，BTT)和其他生物学通道的发现。本发明首次识别了肌体中的生理学通道。本发明还首次识别了位于皮肤表面的通道末端，在其中可获得最佳信号，并且可以在不存在干扰因素和超过被测量的信号的背景噪音下进行测量。本发明还首次识别并精确地绘制包括主要进入位点的通道的特定几何学和位置。本发明还首次识别传感系统在主要进入位点上的精确定位，以最佳地获得信号。已经进行了细致的研究，包括开发软件来表征红外线辐射，以精确地确定通道的不同方面。本研究已经确定，用安置在生理通道末端的皮肤的限定区域上的传感器，可以非侵入性的和连续的方式，在人和动物中实现对脑(核心)温度和其他肌体参数的测量。
生命保存和人的机能的重要作用和关键因素是脑部温度。脑组织是肌体中最容易受到由高温和低温造成的热量伤害的组织。脑部温度是确定肌体热量状态的临床上最相关的参数，脑负责产生肌体热量的18-20％，鉴于脑仅占体重的2％，这是非常特别的事实。在脑中生成的大量热能被保持在限定的空间中，而头皮、头骨和CSF(脑脊髓液)形成一个绝热层。通过本发明识别BTT，克服了绝热障碍，并提供与内部的脑生理学和物理学的直接连接。
从解剖学和生理学上看，脑部温度通道由脑中的热量源与通道末端的外部点之间的连续的、直接的和未受干扰的连接组成。脑内的通道一端的物理和生理的事件被重现在皮肤上的另一端。BTT使得可以通过通道完整而直接地转移热量，而不受热量吸收元件的干扰，吸收元件能够吸收在脑中作为热量由血液传输的远红外线辐射。有需要六个特征来定义BTT。这些特征为：
1)无热量吸收元件的区域，即该区域必须不含有脂肪组织。这是定义温度通道的关键和必需的特征，
2)该区域必须具有血管的末端分支，以传递完整量的热量，
3)末端分支必须是来自脑的血管的直接分支，
4)末端分支必须浅表地定位，以避免热量被深层结构如肌肉吸收，
5)该区域在传感器和热能来源之间必须具有一个薄的和可忽略的界面，以产生高的热量流，和
6)该区域必须没有调节体温的动静脉回路。
所有六个特征均存在于位于邻近内侧眼角(medial corner of eye)的内眦区(medial canthal area)的皮肤上，内眦区位于内眦韧带(medialcanthal tendon)上方并位于上眼睑的内侧1/3内。详细地说，从内眦韧带处的内侧眼角测量的皮肤上BTT区域的末端直径约11mm，并向上延伸约6mm，然后以角样突出在上眼睑上再延伸22mm。
BTT区域是肌体中唯一的无脂肪区域，其另外地由末端分支供应营养，具有来自脑血管系统的浅血管，并且具有薄的界面而无调节体温的回路。BTT区域由浅的眼上静脉的末端分支供应营养，眼上静脉是与海绵窦的直接连接，所述海绵窦是脑中的静脉通道的内皮衬里系统(endothelium-lined system)，其收集和储存热能。给BTT区域供应营养的血管没有调节体温的动静脉回路，并且在邻近内侧眼角的皮肤上终结，在内眦区域的上方，正好在上眼睑的开始处。该血管将未受干扰的热量传递到内眦区域和上眼睑的皮肤上，这可以在图1和2所示的红外线图像的彩色以及黑白照片上看到。来自脑的未受干扰的热辐射被传递到通道末端的皮肤表面上。该热量被传递到位于通道末端的无脂肪的皮肤区域上。传递热量的血管正好位于该皮肤的下方，因此红外线辐射未被深层结构吸收。
如果血管定位很深，其他组织和化学物质会吸收热量，这会使测量值失去临床有效性。发生直接的热量转移，在肌体中，BTT区域的皮肤是最薄的，并且没有调节体温的动静脉回路。一个对最佳的温度测量来说非常重要的方面是不受脂肪组织的干扰并且直接转移热量。
在肌体中，在通道的末端这个特定和独特的区域上，不存在脂肪组织，可以不受干扰地获得信号。那六个因素的组合使得可以在BTT区域位置上，以直接热量转移的方式从脑不受干扰和完整地发射红外线辐射，这可以在红外线图像照片中看到(图1-8)。在本说明书中，BTT和生理通道也被称作为“目标区域”(Target Area)。
从物理角度看，BTT是具有高总辐射能和高热量流的脑热能通道的等价物。脑的温度是通过由于代谢率产生的热能加上由动脉供应呈递给脑的热能减去由脑血流带走的热量的平衡确定。组织与毛细血管之间传递的热量很高，脑静脉血的温度与脑组织保持平衡。因此，可以通过测量脑静脉血的温度和热能来估计脑的真正温度与热能。眼上静脉与海绵窦具有一个直接和不受干扰的连接，以3.6J.ml-1.(℃)-1的热能容量、45％的血球容积运载脑静脉血。通过放置传感器，在BTT末端捕获由脑静脉血运送的热能，来评价脑热力学反应、热能和脑部温度。
涉及BTT和生理通道的研究包括各种活动和研究，包括：1)粘膜和浅层肌体区域的体外组织分析；2)对人和动物的外部区域进行温度评价的体内试验；3)热量源的体内功能性血管造影评价；4)BTT区域的组织形态学特征的形态学研究；5)采用：热电偶、热敏电阻和远红外线，体内评价BTT区域的温度；6)将BTT测量值与眼内解剖结构和最常用于温度测量的当前标准(口腔)进行比较；7)冷热攻击来确定BTT的温度稳定性；和8)红外线成像和确定等温线。用于评价通道几何学的软件也被开发和使用。用预先同样地校准的热敏电阻，同时测量参考温度和BTT区域的温度。设计具有多个通路的特定电路来进行试验，并收集数据。
BTT区域的温度测量显示在BTT区域和眼睛的内部结膜解剖结构之间具有几乎相同温度信号，眼内结膜解剖结构是中枢神经系统的延伸。在试验中采用眼内结膜解剖结构的温度测量值，这已经被Abreu在美国专利6,120,460和6,312,393中描述。BTT与眼内的平均温度差在0.1℃(0.18°F)之内，BTT的平均正常体温值为37.1℃(98.8°F)，而眼内平均正常体温值为37℃(98.6°F)。优选与最常用的标准口腔温度比较。BTT区域的温度电压信号显示，当与口腔温度比较时，BTT区域温度水平平均高0.3℃(0.5°F)。
通过运动和暖房，对受试者进行冷热攻击。BTT区域中温度的降低与升高与口腔中的温度降低与升高成比例。但是，BTT区域的温度变化速率比口腔中快约1.2分钟，并且在有些情况下，BTT部位的温度高0.5℃(0.9°F)。对不同种族、性别和年龄的受试者进行评价，在不同群体中确定BTT的精确定位，并且确定任何解剖学上的变化。在所有受试者中，BTT存在于相同的位置上，无显著的解剖学上的变化，这可以从不同受试者的红外线成像样本中看出。
该通道位于一个拥挤的解剖学区域中，因此，安置传感器需要特定的几何学，以最佳地与通道末端对准。只有相对于解剖学标志和支撑结构特定地安置传感器，才能实现通道的临床有用性。该通道位于具有独特解剖学标志的特定位置上，该标志有助于定义外部几何学并定位通道末端。通道的主要进入点是安置传感器的优选位置，要求将传感器优选地安置在支撑结构的外边缘上。通过接近生理通道来测量生物学参数的优选实施方案包括将传感器安置在支撑结构的特定几何学位置上。
支撑结构包括含有传感器的贴片。用于描述的目的，任何含有一种粘合剂来将所述结构固定在通道末端的皮肤上的手段的结构被称作为贴片，包括具有粘性表面的条带，例如″BAND-AID″粘合绷带。应当理解，可以使用多种附着手段，包括粘合剂，结合弹簧压力附着的设计，基于其他附着方法的设计，例如弹性的、橡胶的胶垫等。
改制贴片以将传感器安置在通道末端，以最佳地获取信号。虽然可以采用粘合剂与其他手段结合，例如扎紧或者加压，以稳定地将传感器安置在通道上，但是，优选贴片具有一个粘性背衬与皮肤接触，将贴片固定到该区域上。
支撑结构还包括夹子或者安置在通道末端的有或无粘合剂的结构，通过压力手段被固定到该区域上。任何采用压力手段将所述结构固定在通道末端的皮肤上的结构被称作为夹子。
头戴的结构是佩戴在头部或颈部来将传感器安置在通道末端的结构，包括接近通道的具有附件的头带，脸盔，头盔，耳机，环绕耳朵的结构等。用于描述目的，TempAlert在本文被称作为测量BTT区域的温度的系统，具有报告测量值的装置，并且可以组合报警装置，当温度达到一定水平时，该报警装置被激活。支撑结构还包括任何具有传感装置的物品，其中所述传感装置被安置在通道的末端。
支撑结构还包括眼镜的内眦片。在本文，内眦片也被称作为内眦垫，包括将传感装置安置在通道上面的内眦区的皮肤上的垫或片，将所述内眦片永久地附着或者装配到眼镜中。在本文，任何被组合到眼镜中(固定的或可移动的)来接近通道的传感装置被称作为EyEXT，用于感觉物理和化学的参数。任何具有视觉功能、护眼或护脸，并且具有与通道接触的部分的产品，在本文被称作为眼镜，包括传统眼镜、验光镜(prescriptioneyeglasses)、阅读眼镜(reading glasses)、太阳镜、任何类型的护目镜、面具(包括防毒面具、外科面具、布面具、潜水面具、睡觉用的眼罩等)安全镜等。
对于脑部温度评价，通道区域由内眦区和内侧眼角的上方组成。对于脑功能评价，通道区域主要由上眼睑区组成。对于代谢功能评价，通道区域由邻近内侧眼角的区域和上下眼睑组成。
对代谢功能、脑功能、免疫功能、物理参数、理化参数等的测量包括各种支撑结构，该支撑结构具有接近生理通道的传感器。放置传感器，以与十分接近内侧眼角的皮肤并置，优选在内眦区的上方。该传感器还被安置在上眼睑的内1/3内。最优选，传感器被定位在通道的主要进入点上，该进入点位于眼角内侧2.5mm和内侧眼角上方3mm的皮肤上。主要进入点的直径约6-7mm。将传感器安置在通道的主要进入点，提供了测量肌体的物理和化学参数的最佳位点。
除了在目标区域与皮肤接触的传感器外，应当理解，同样可以采用不与皮肤接触的传感器。例如，可以使用红外温度测量系统。该测量根据的是物理学的Stefan-Boltzman法则，其中总辐射与绝对温度的1/4成比例，而在Wien Displacement法则中，峰值波长的产生与温度是恒定的。本发明的非接触的红外仪器的视野被改变，以与皮肤上的BTT区的大小和几何学匹配。
用各种本领域已知的透镜来获得应用所需的视野。例如，但是不是限制，热电堆被改制，并以具有瞄准BTT区域的主要进入位点的视野的方式被安置在皮肤上。然后，信号被放大并转换成电压输出值，由MCU(微处理器)进行数字化处理。
将该红外系统集成到与肌体接触的支撑结构中，例如本发明的支撑结构的任何一种。此外，应当理解，本发明的红外系统可以被集成为完全与肌体分离的便携式或者手持的单元。本发明的仪器还可以由操作人员拿着，将该仪器对准BTT区域来进行测量。该仪器还包括一个延伸部分，其被加工成舒适地安置在BTT部位来测量生物学参数的形状，而不使受试者不舒服。在BTT处与皮肤接触的延伸部分按照解剖学标志和BTT部位的几何学和大小成形。红外辐射传感器被安置在延伸部分中，与皮肤接触，以接受从BTT部位发射出来的辐射。
本发明提供用于测量生物学参数的方法，包括将传感装置安置在通道末端的皮肤上，产生对应于所测量的生物学参数的信号和报告所测量参数的数值。
本发明还包括通过非接触的红外温度测定法测量生物学参数的方法，包括将红外探测器安置在BTT部位上，具有包括BTT部位的视野，产生对应于所测量的红外辐射的信号。生物学参数包括温度、血液化学、代谢功能等。
温度和对血液成分进行化学分析的能力与血液灌流成比例。本发明说明了，在本文也被称作为目标区域的通道区域，具有头部的最浅的血液灌流，直接与脑交流，并且该血管是脑血管系统的直接分支，而没有调节温度的动静脉回路。一般认为，目标区域具有肌体表面最高的温度，这可以从测量来自肌体和眼睛的红外发射的试验的照片中看出。
所发现的目标区域不仅具有整个肌体中的最薄和最均匀的皮肤，并且是唯一的无脂肪层的皮肤区域。由于脂肪吸收大量的辐射，信号显著下降。而且，由于人与人之间脂肪组织的巨大变化以及脂肪组织由于老化而发生巨大的变化，其他皮肤区域只能提供不精确和不准确的信号。在目标区域，不会发生由脂肪层产生的这种干扰。此外，与肌体其他部分的皮肤相反，目标区域的组合特征使得可以获得准确的信号以及远远超过背景信号的高信号噪声比。此外，体温例如在肌体其他部分的皮肤表面存在的温度随着环境而变化。
本发明的其他主要发现是，证明了目标区域不受环境变化的影响(包括冷热攻击的试验)。目标区域提供用于温度测量的最佳位置，其具有稳定的温度并且不受周围环境的影响。所发现的目标区域直接与脑联系，不受环境的影响，并且提供一种天然的、完全热量封闭的和稳定的核心温度。本发明的仪器和方法非侵入性地将温度传感器放置在皮肤上，直接与来自脑的热源接触，而不受吸热元件的干扰，获得所需的精确性和临床有用性。
该目标区高度血管化，并且是唯一的表皮区域，其中脑血管系统的直接分支浅表地定位并被一层无脂肪层的薄皮覆盖。眼静脉的末端分支主干(main trunk)正好位于BTT区，恰好在内眦韧带的上方，该内眦韧带由睑内动脉和眶内静脉供给营养。皮肤上的BTT区域由末端和浅血管供应营养，该末端和浅血管终止在特定的无脂肪区域，无调节体温的动静脉分路，提供了一个未受干扰的生物学信号的浅层来源，这些生物学信号包括脑部温度、代谢功能、物理信号和肌体化学如葡萄糖含量等。
红外光谱学是一种基于物质吸收红外辐射的方法，根据其独特的分子振动模式来鉴定所述物质，该振动模式被描绘成电磁波谱的红外线范围内的特定共振吸收峰。各种化学物质以其独特的方式吸收红外辐射，具有其本身独特的吸收光谱，这取决于其原子的和分子的排列以及振动和旋转振动的模式。这种独特的吸收光谱使得各种化学物质可以基础地具有其自身的红外线谱，也被称作为指纹或者特征，可以被用于鉴定这些物质中的每一种。朝将被测量的物质发射含有各种红外线波长的辐射，按照Beer-Lambert法则，辐射的吸收量取决于所述被测量的化学物质的浓度。
干扰因素和变量如脂肪、骨骼、肌肉、韧带和软骨引入重要的误差来源，由于背景噪声极大地超过感兴趣的物质的信号，这些误差是特别关键的。由于BTT区域的皮肤不存在这些干扰因素，将传感系统安置在所述BTT区域，能够获得噪声最小的最佳信号，包括光谱测量值。
由于目标区域不存在主要的变异和误差来源，例如脂肪组织，本发明中所披露的整合到支撑结构中的光谱装置能够精确地、非侵入性地测量血液成分。此外，目标区域也不存在干扰电磁能发射的其他关键因素，例如肌肉、软骨和骨骼。传递红外辐射的血管定位很浅，而红外辐射被传递到通道的末端，不与其他结构发生相互作用。红外辐射所要跨越的唯一结构是非常薄的皮肤，该皮肤不吸收红外线波长。本发明包括红外线光谱装置，来获得临床上有用的测量值，在通道末端精确和准确地确定血液成分的浓度。
除了将电磁能传递到目标区域的光谱学外，本发明还披露了通过远红外热量发射从目标区域测量感兴趣的物质的仪器和方法。然而，除了近红外线光谱学和热量发射外，还披露了在目标区域测量感兴趣的物质的其他装置，包括电渗透，如通过离子电渗疗法进行熔融加强，或者应用电能增加液体通过皮肤的反向离子电渗疗法。还有，经皮的光学装置也被集成到支撑结构中，包括内眦片(medial canthal pieces)，改进的鼻垫(nose pad)，和眼镜的框架，安置所述装置来接近通道。
应当理解，电流、超声波的应用以及流动的化学增强剂、电穿孔以及其他装置，可以被用于在通道部位提高通透性，例如用碱性盐提高葡萄糖的流动。此外，用激光或穿透皮肤的其他装置在目标区域中产生微孔，接着将传感装置安放在BTT部位上，所述传感装置能够测量化学物质。
此外，装配在或者布置在支撑结构例如眼镜的框架和垫片中的池(reservoir)，能够在BTT部位上通过各种策略经皮传递物质，这些策略包括离子电渗、声纳电渗、电压缩、电穿孔、化学或物理穿透增强剂、流体静压等。
除了测量血液中的实际氧含量外，本发明还披露了测量氧饱度和的氧络血红蛋白含量的装置。在该实施方案中，支撑结构的内眦片或者改进的眼镜的鼻垫含有LED，LED发射约940nm和660nm的两种波长。当血氧改变时，以两种频率发射的光之间的比例发生改变，表示氧饱和。由于在生理学的脑部通道处的末端测量血液含量，测量到脑动脉血中的氧络血红蛋白的含量，该测量值是运动效果(athletic purposes)和健康状态监控的最有价值和最关键的参数。
本发明还提供用于测量生物学参数的方法，所述方法包括将电磁辐射对准皮肤上的BTT区域，产生对应于生成的辐射的信号和将信号转换成所测量的生物学参数的数值的步骤。
除了使用通过电缆的无源无线电传播和通讯外；还可以使用含有安装在支撑结构中的微型电池的有源发射器进行有源的无线电传播。无源发射器借助外部来源供应给它的能量起作用。传感器采用指示生物学参数水平的不同频率将信号传输到远处。也可以将超声波微电路装配在支撑结构中，并通过传感器调制，该传感器能够检测目标区域的化学和物理的变化。可以用调制的声音信号传输信号，特别是在水下，因为与无线电波相比，水对声音的衰减更少。
一个优选的实施方案包含一种支撑结构，该支撑结构包括被改变以适合佩戴或者用粘合剂附着到通道上的贴片，包括结构支撑物、用于测量生物学参数的传感器、电源、微控制器和发射器。这些部分可以被合并到一个系统中或者作为独立的单元工作。传感器优选被定位在贴片外边缘起的7mm内。本发明的仪器包括定位在贴片的外边缘中的温度传感器，用于传感温度。只要传感部分根据本发明的原理被安置在贴片的边缘，发射器、电源、和其他成分可以具有任何尺寸，可以被放置在贴片的任何部分中，或者被连接到贴片上。贴片中的传感器被安置在邻近内眦区域(内侧眼角)的皮肤上，位于离内眦韧带约2mm处。该传感器优选包括电传感器，但是也可以使用非电的传感器，例如对温度改变响应的化学药品，包括聚脂薄膜。
除了贴片外，另一个用于在生理通道上测量生物学参数的优选实施方案包括内眦垫。内眦片是一种特化结构，含有用于接近通道的传感器，被改变以适合佩戴或者被附着到与通道并置的眼镜上，包括结构支撑物，用于测量生物学参数的传感器、电源、微处理器和发射器。这些部分可以被合并到一个系统中或者作为独立的单元工作。将传感器安置在BTT区域。发射器、电源和其他成分可以被放置在内眦垫或者眼镜的其他部分中。内眦片或者眼镜的鼻垫的延伸部分可以使与BTT并置的传感装置接近生理通道。
本发明的仪器包括定位在内眦垫中的温度传感器。进行温度测量，将该传感系统定位在包括眼睛的内眦角和上眼睑的皮肤区域上。内眦垫中的传感器优选安置在邻近内眦区域(内侧眼角)的皮肤上。虽然，测量脑部温度的优选实施方案之一由内眦垫组成，应当理解，在本发明的保护范围内，还包括具有一定几何学和尺寸的鼻垫，能够到达通道，优选在所述鼻垫的外边缘装配了温度传感器，用于测量脑部温度和其他功能。本发明还包括加大和改进的含有传感器的鼻垫，其采用特定的几何学以充足地安置在BTT区域上。
根据本发明的公开，并通过利用按照本发明的解剖学标志，可以将传感器精确地安置在通道末端的皮肤上。然而，由于在皮肤上不存在与通道大小和几何学相关的外部可见的指示，可以采用附加装置，在皮肤上可视化、绘制或者测量通道末端。这些附加装置对于装配内眦垫或者改进的眼镜的鼻垫是特别有用的。
因此，采用热电偶或者热电堆的红外探测器可以被用作确定最大热发射点的附加装置，并绘制该区域。在这种情况下，销售眼镜的光学商店拥有热成像系统。眼镜商、技术人员等拍摄红外图像或者录制该区域，并实时定位特定使用者的通道。然后，根据热红外图像，调整内眦垫或者改进的鼻垫以适合特定使用者。根据生成的热图像来配制眼镜。这可以根据使用者的个体需要进行定制配制。任何记录温度的系统可被用于三维彩色热波成像，包括具有最大视觉效果和分辨率的那些系统。
本发明的还有一个特征是，提供用于例如在眼镜商店来定位通道的方法，包括测量热红外发射，根据该红外发射生成图像，并检测具有最高红外发射量的区域的步骤。还包括的另一个步骤是调整支撑结构中的传感器，以与最大红外发射的区域匹配。
所述支撑结构之一包括内眦片或眼镜的鼻垫。可以用热成像方法来配制贴片，但是，可以通过贴片上含有外指示物，将所述贴片安置在通道上，将该指示物排列在永久性解剖学标志如内侧眼角上。虽然，眼镜的内眦片具有用于精确安置的外指示物，但是，由于眼镜商是按照使用者的解剖学来配制眼镜，热成像方法比内眦片或改进的眼镜的鼻垫上的外指示物更适合于眼镜。
信号来源对于测量值的临床有用性是关键的。脑是肌体健康状况的关键和通用的指示物。来自脑或脑区域的信号提供临床上最有用的数据。按照另一个实施方案，将会描述生物学参数的测量。对于运动员和军人的安全和机能，以及健康状况监控来说，汗液中钠和其他元素的含量是关键因素。
例如，低钠血症(钠含量降低)会导致机能下降，甚至死亡。由于过度水摄取，会发生低钠血症，通常发生在剧烈的体育活动和军事训练中。汗液可以被看成是血液的超滤液。供应头部皮肤的血管是中枢神经系统血管系统的分支。来自这些血管的汗液中存在的化学物质的含量指示存在于脑血管系统中的化学物质的含量。例如，来自头部的血管的汗液中的钠含量相对于流汗速度而改变。当汗液中的钠水平达到特定阈值时，本发明的仪器和方法会给该特定的佩戴者提供提醒信号，从而预防由于水中毒引起的死亡或伤害。可以用合适的电极和传感器来确定各种化学元素、气体、电解液的存在以及汗液和皮肤表面的pH，这些电极和传感器被集成在眼镜以及其他佩戴在头部或者固定在头部或脸部上的支撑结构中。这些电极优选为微电极，可以被存在于汗液或者皮肤表面中的多种反应化学物质激活，不同的化学物质和物质能够扩散通过合适的通透膜，致敏适当的传感器。
例如，但是不限于，电气化学传感器用于测量各种分析物例如葡萄糖，使用葡萄糖氧化酶传感器，单独或者结合微流系统，用匹鲁卡品离子电渗方法测量汗液中的电解质。应当理解，除了本发明的支撑结构外，其他物品如手表、衣服、鞋等也可以被改进以适合测量物质的浓度，例如存在于汗液中的电解质，但是，用于评价中枢神经系统外的个体的代谢状态的临床相关度降低。
肌体异常会导致来自脑和颈部血管的汗液的pH、渗透性和温度的改变，以及物质浓度的改变，如乳酸，葡萄糖，脂质，激素，气体，标记物，感染物，抗原，抗体，酶，电解质如钠、钾和氯化物，等等。眼镜和任何的头部饰品可以被改变以适合测量汗液中的物质浓度。微型玻璃电极装配在位于耳后的眼镜腿末端中，或者可替代地装配在贴近前额的镜片边缘上，用于检测二价阳离子，如钙离子，以及钠离子和钾离子和pH。氯化物-离子探测器用于检测汗液中和皮肤表面的盐浓度。
许多试剂包括生物战试剂和HIV病毒存在于汗液中，可以用头部和脸上的眼镜或支撑结构来检测，采用覆盖了抵抗该试剂的抗体的传感器，产生光化学反应，表现为比色反应和/或势偏移，接着在电压或温度上发生改变，被检测并被传输到监控站，或者通过音频或视频装置在本地报告。当发生抗原-抗体反应时，电催化反应抗体也会产生电信号。还应当理解，按照本发明，其他物品例如手表、衣服、鞋等或者任何吸汗的物品可以被改变以适合鉴定抗原、抗体、感染物、标记物(癌症的、心脏的、遗传的、新陈代谢的、药物等)。但是，对这些远离中枢神经系统的元件进行的鉴定，其临床相关度降低。
很容易量化汗液中的不同含量的流体，以及按照汗液中的流体含量校准的物质的浓度。血液中化学物质和分子的浓度与汗液中所述化学物质的浓度之间的关系可以在计算机中用数学进行描述，并被编程。
本发明还包括眼镜和支撑结构，其中能够测量神经纤维的负阻(negative resistance)的无线电频率传感器被装配在眼镜或支撑结构中。通过测量电阻，可以检测微生物、药物和毒药的作用。该系统还包括眼镜，其中微型的辐射敏感的传感器被装配在所述眼镜或支撑结构中。
脑具有丰富的血管系统，并接受约15％的静止心输出量，由于没有脂肪，该通道提供一个最佳获取信号以评价血液动力学的区域。因此，血液粘性的改变可以从装配在眼镜或支撑结构中的振动石英微晶的阻尼的改变来评价，本发明可以被改变以适合测量血压，通过来自脑的完整血管壁对血压进行瞬时和连续的监控，以评价血液动力学和流体动力学。此外，提供一个接触扩音器，用声波装置测量动脉压。
通过装配在内眦垫中的微箍(micro cuff)，或者可替代地用眼镜腿，给血管施加压力。还可以通过刚性结构施加压力，当产生与血液紊乱相关的声音时，达到优选的终点。用扩音器捕获心脏收缩(心脏的收缩)和心脏舒张(心脏的舒张)的特征性声音。被集成到内眦垫中的扩音器被改进以适合鉴定心脏声音。可以将压力转换器如具有用于信号处理的集成电子元件和扩音器的电容压力转换器组合在同一硅片结构中，并装配到内眦垫中。将运动传感器和/或压力传感器装配在内眦垫中来测量脉搏。
将可逆的机械扩张方法、光度测定或电化学方法以及电极安装在本发明的眼镜或支撑结构中，用于检测酸度、气体、分析物的浓度等。氧还可以根据其磁性特性来评价，或者通过安装在眼镜或其他支撑结构中的微型极谱传感器来分析。安装在眼镜或其他支撑结构中的微型扩音器被改变，以适合检测来自心脏、呼吸、流体、嗓音(vocal)和环境的声音，该声音被传感和传输到远程的接收器，或者用本地音频和视频装置报告。改装并安装传感器，在通道末端监控生物学参数。
眼镜或其他支撑结构还具有产生和发射可识别信号的元件，该过程用于定位和跟踪个体，特别在军事行动中。还可以将永久磁珠装配在眼镜中，用于上述的跟踪。将固定频率的发射器装配在眼镜中，用作跟踪装置，该跟踪装置利用卫星跟踪系统，将从固定频率发射器接受的频率发送给经过的卫星，或者借助全球定位系统。将加速器装配在眼镜中来检测运动和减速。由于眼镜通常是不被怀疑的物品，用眼镜作为跟踪装置对于定位被绑架的个体或者军事中的营救行动是有用的。
集成电路的使用以及转换器、电源和信号处理技术中发展使各种元件极度小型化，这样可以实现在一个单元中装配数个传感器。
本发明提供连续的自动监控脑部温度，而不需要护理人员。本发明能够鉴定温度中的一个峰值。从而进行正确的诊断并及时开始治疗。时间对于鉴定温度峰值和引起感染的生物体来说是重要的。延迟鉴定峰值和起始对感染的治疗会导致患者死亡。本发明及时和自动地鉴定温度峰值，防止并发症的发生。
本发明还提醒使用者注意体温过高或体温过低，使得：
1.适当水合；
2.提高性能；
3.提高安全性；和
4.在踏车和其他运动中进行反馈控制，以保持适当的水合和性能。
每年，许多运动员、建筑工人、大学生和普通公众无端地死于中暑。一旦脑达到一定的温度水平如40℃时，接着发生几乎不可逆的过程。由于没有特别的症状，在某一时间点后，脑部温度迅速升高，中暑具有最高死亡率之一。如果该情形更加严重并被拖延更长时间，预期的结果将更坏，特别是当进行冷却被拖延时。当外界温度降低到安全水平以下，而未测量核心温度并且缺乏预警系统时，过高热和中暑不可能被预防。本发明提供一种用于连续监控温度的装置，具有防止达到危险水平的预警系统和需要时可以使用的冷却措施。对仪器进行改制，以不显眼的方式供运动员、军人、工人和普通公众使用。
肌体中所有化学反应依赖于温度。高温会引起酶促变化和蛋白质变性，而低温会减缓重要的化学反应。水合作用依赖于脑部温度，而体液流失会导致脑部温度升高。肌体温度的最小波动会反作用于肌体性能，增加患病和危及生命事件的危险。因此，运动员、运动参与者、军人、警察、消防员、护林员、工厂工人、农民、建筑工人和其他专业人员具有准确知晓其脑部温度的精确装置是重要的。
当核心温度升高时，其他被肌肉利用的血液通过呼吸和排汗来降温。当温度超出了优选的窄范围时，肌体将自动地进行这些活动。正是该血液变化最终消弱了身体机能，而热量诱导的对脑组织的损害干扰正常的认知功能。剧烈运动会使肌肉中的热量产生增加20倍。为了防止体温过高和由中暑引起的死亡，运动员要喝水。由于是随意地摄取水，在许多情况下发生会导致死亡的水中毒，这在许多健康人员中发生，包括马拉松赛跑者和军人。除了降低机能，水过量(过度水合)或者水缺乏(脱水)还会引起死亡事件。因此，个体具有准确知晓何时饮水和饮用多少水的精确装置是重要的。用本发明监控脑部温度，可以实现适当地水合，运动员和军人将会精确地知晓何时饮用水和饮用多少水。
根据核心温度及时地摄取液体，使得可以优化心血管功能，避免热损伤。由于从摄取液体到该液体被肌体吸收之间有一个延迟，本发明的方法包括在较低的核心温度例如38.5℃时发出需要摄取液体的信号，以弥补该延迟，从而避免衰竭发作。可以根据各个个体、体育活动和周围温度来调节温度阈值。
此外，可以根据从BTT部位获得的数据来制作软件，使健身运动(fitness)、运动机能和安全性最佳化。可以确定特定运动员保持最佳机能的温度上限，该数据被用于制作软件来在竞赛中指导该运动员。例如，运动员被提示需要饮用冷的液体以防止达到被确定会降低该运动员的机能的特定温度水平。所确定的最佳机能的脑部温度水平被用于在竞赛和训练中指导运动员的努力(effort)。体温过高还影响智力表现，制作基于来自BTT的数据的软件，以个体方式优化消防员的智力和体格机能。人们对体温过高的危害作用具有不同的阈值，因此，对所有使用者设置一种水平会导致未充分利用一个人的能力，而使其他人处于机能降低的危险中。同样，体温下降也会显著降低运动耐力和智力机能，相同的设定被应用于低温情形。确定脑部温度、氧和乳酸含量，用于运动员的耐力训练、健身训练，和用于监控训练的效果。本发明的系统、方法和仪器提供用于给运动员和趣味运动参与者提供提高安全性和优化健身运动的机制。
本发明的一个特征是提供用于精确而及时地摄取液体的方法，包括测量脑部温度，报告所测定的信号和根据测定信号摄取一定量液体的步骤。可以包括其他步骤，例如使用声音再现的报告装置或者可视装置来指示饮用何种饮料，以及应当饮用多少来降低核心温度。应当理解，本发明的方法按照本发明的原理，将温度测量与汗液或血液中的钠离子测量相结合。
儿童的耐热程度与成人不同，与成人相比，儿童肌体产生相对于其个体大小更高的热量。儿童调节以改变体温的速度不如成人。此外，儿童有更大的相对于其个体大小的皮肤表面积，这意味着他们通过从皮肤蒸发，丧失更多水分。应当理解，不同尺寸、形状和设计的内眦垫可用于本发明，包括儿童尺寸的。装备了传感器的儿童眼镜具有一个强化的无线电发射器，使得可以将信号传输到远处的接收器，在危险的温度水平时提醒父母。眼镜上组合了一种检测系统，当眼镜被脱除或者当温度传感器未以正确的方式捕获信号时，该系统会发出一种信号。作为说明，而不是限制，将压力传感装置组合到眼镜腿的末端，检测太阳镜是否被佩带，压力信号的突然下降表明该眼镜被脱除，或者错误放置传感器也会产生可确认的信号。粘合剂、双面胶或者其他用于加强固定的装置被用于内眦垫中，以确保更加稳定地安置。应当理解，眼镜可以装备传感器来检测环境温度和湿度，使得可以精确地提醒佩戴者注意影响热量调节的任何方面。
在目前的工业的、核工业的以及军事的环境中，个体被要求穿防护服。虽然防护服防止由危险物引起的损害，该服装提高了热量存储率。应当理解，本发明可以与具有可调节通透性的服装结合，自动地将核心温度保持在安全极限内。
此外，在海滨或者在户外活动的过程中，本发明提醒个体注意热损伤的危险(产生皱纹和癌症的危险)。当在海滨，在露天体育场观看比赛时，野营或者暴露在太阳下，太阳的辐射能量被吸收并被转换为热能。热量转移到肌体的不同方式的组合会导致体温升高，反映在脑部温度上。在没有太阳光时，通过热量转移，对流和传导也会导致体温升高。从环境中吸收热量导致分子的平均动能增加，随后核心温度升高。
核心温度水平与对皮肤的热损伤相关。在达到一定水平的热量后，皮肤中蛋白质变性和胶原质被破坏的危险增加。这可以与煎蛋中发生的变化相比较。在传递一定量的热辐射后，蛋白由液态和透明变成坚硬和白色的结构。当蛋白达到一定温度水平时，该结构变化成为永久性的。在暴露在太阳下的过程中，在核心温度升高到一定程度后，例如静止时(例如日光浴)的37.7-37.9℃的水平，随即发生热损伤，并且由于蛋白质和胶原质被破坏，增加皱纹形成的危险性。脑部温度升高与肌体吸收的热量辐射量相关，一定温度水平的暴露持续时间乘上温度水平是热损伤、皱纹形成和皮肤癌的指示物。
本发明提供一种预警系统，可以被建立来在应当避免暴露在太阳光下以防止进一步吸收热辐射和减少皮肤改变的危险性进行实时提醒，这些危险会在户外活动过程或者在海滨时发生。此外，对皮肤的热损伤阻止皮肤充分地冷却，会导致增加脱水的危险，从而使温度进一步升高。本发明有助于暴露在太阳光下的人们和在户外运动过程中保持美丽和健康，而充分地享受太阳和太阳光的好处。
通过本发明，用于对在太阳光中暴露进行计时的方法包括测量体温，报告测量值和根据测量的水平避免在太阳下暴露超过一定时期的步骤。
在美国和欧洲，体温过低是户外活动的头号杀手。体温过低也会降低运动员的机能，并且会导致受伤。检测体温过低十分困难，因为其并发症十分不清楚，例如迷失方向和手脚笨拙，它们难以与通常的行为举止区分开来。未测量核心温度和没有预警系统时，当体温降低到安全水平以下时，由于症状不清楚，不可能预防体温过低。在滑冰、跳水、登山和徒步旅行时，本发明会提醒个体注意体温过低。本发明提供用于在达到一定温度阈值时，温度太高或太低，精确地告知的装置。
本发明连续地监控脑部温度，一旦出现温度峰值或者发热时，会激活诊断系统来检测是否存在感染物，这可以局限在BTT部位上进行，或者可以在肌体的其他部分上鉴定感染物，例如在血流或眼袋中。本发明可以被组合到药物分发装置中，按照BTT部位产生的信号自动地呈递药物，包括经皮装置，离子电渗疗法或者通过用泵注射。
本发明还包括用于计划生育的工具。该系统检测基线温度中的峰值和变化，确定排卵时间和月经周期的阶段。使妇女能够计划怀孕或者避免怀孕。这使得不再需要用于人和动物的监控人工受精的时间的侵入性装置。本发明还可以检测子宫收缩(分娩)的起始，使动物可以安全地生产，同样，支撑结构也可以在动物的BTT上使用。
本发明还包括根据BTT处测量的数值的自动气候控制。使用者的温度控制车内的温度。当肌体开始暖和起来时，来自本发明的仪器的信号自动地按照使用者的设定开启空调，可替代地，当肌体寒冷则启动加热。这种自动操作使驾驶人员将注意力集中在道路上，从而降低撞车的危险。可以理解，其他能够影响体温的物品可以被本发明控制，包括交通工具的座位。
目前的交通工具的气候控制系统过度有力(overpower)，因为它们被设计来在一定时期内加热/降温交通工具的舱室内的气团，从一个极端的起始温度到标准温度。由于人们具有不同的热量需求来达到舒适度，总是手工改变温度设定，而所述手工操作进一步增加能量消耗。例如，交通工具内的温度被设定保持在73°F。而15分钟后，一些人感觉得太冷，而一些人觉得太热。接着，乘客将设定改变为77°F，然后，再过10分钟后，又感觉太热，需要再次手工改变设定点，该过程持续发生。除了不同年龄的人的需求是不同的外，患有糖尿病和其他疾病的人，以及男人和女人的需求也是不同的。
手工频繁地调节交通工具舱室内的气候控制，会增加20％的燃料消耗，增加污染物的排放，例如一氧化碳和氧化氮。
本发明提供一种自动气候控制，其中脑部温度控制空调和交通工具的座位，使舒适度最大化而使燃料消耗最小化。本发明提高了燃料节约，排放出较少的影响臭氧层的污染物，保护了环境；通过减少毒性烟雾的排放，提高公众健康，减少分心来手工控制车内气候的调控，提高驾驶人员的舒适度和安全性。
可以按照BTT部位的温度来调节运输交通工具舱室内的温热环境，包括通过接触传感器测量和非接触传感器测量，例如红外传感器或者热量成像。BTT的温度调整车内的任何物品或装置，改变车厢内的温度，包括空调和加热器、交通工具的座位、门、窗、方向盘、地板上的地毯等。示例性地，BTT的温度调整穿过交通工具的窗户的热辐射量，如果BTT发出信号，表明感觉到热，则交通工具的窗户会立即变暗以防止更多的热量进入车内，反之亦然，如果感觉到冷，交通工具的窗户会改变其光通透性，使更多热波穿透到车中。任何接触肌体或在肌体附近的物品被调节来改变其温度，使交通工具拥有者获得温热的舒适度。
除了在本发明中被描述用于监控和调整运输交通工具舱室内的温度的支撑结构和热成像系统外，应当理解，具有温度传感器的装入眼袋中的接触透镜也可以被改进来调节交通工具舱室内的温度。示例性的运输交通工具包括小汽车、卡车、火车、飞机、轮船、汽艇等。
还应当理解，传感系统可以包括在肌体的其他部位的传感器，与测量BTT部位的温度和/或热辐射的温度传感器联合工作。热能由物品转移到交通工具拥有者，可以通过辐射、对流等的任何一种发生，可以根据在BTT测量的温度信号，调整任何转移呈递或去除热能的机制。
用单独在BTT部位的任何类型的传感器或者联合肌体其他部分的传感器，本发明提供更加有效的能量系统，在任何类型的现有或者正被开发的运输交通工具中使乘客获得温热的舒适度。
同样，根据按照本发明在BTT所测量的温度，通过直接或者借助蓝牙(BlueTooth)技术激活自动调温器，可以实现在家里、办公室或任何限定区域内进行自动气候调控。除了方便和舒适外，这种自动化可以节约能量，因为在自动调温器中进行的粗略的手工改变会导致极大的能量消耗。
应当理解，任何体温测量系统能够提供自动气候控制或者按照本发明的原理调节物品的温度。
本发明还包括用于减轻体重的方法。该方法包括在基于增加肌体热量来降低所述体重的体重减轻过程中监控温度。该系统提醒运动员注意体重减轻程序，防止由过热引起的损伤或死亡。该系统能够在桑拿浴、蒸汽房、和温泉等中监控体温，作为体重减轻程序的一部分，以防止损伤，并提高效果。
还有，该方法除了保持健康，还基于本发明测量的脑部温度，通过提供自动机制来控制环境温度和肌体周围的温度，实现增强记忆力和提高机能。人类花费近其生命的1/3时间用于睡眠。许多体温改变发生在睡觉过程中。肌体中所有的代谢和酶促反应都依赖于足够高的温度水平。适当控制环境温度以符合例如在睡觉过程中的肌体温度的需求，对新陈代谢具有重要作用。适当的环境温度和周围温度与肌体温度相吻合，不仅使人睡得更好，而且能够达到改进酶促反应的效率，使智力能力和免疫反应能力得到提高。各种装置，例如毯子、衣服、帽子、床垫、枕头或者任何接触肌体或者邻近肌体的物品被改变，按照来自本发明的温度信号自动地升高或降低所述物品的温度。
在夜里肌体自然地变得更冷，并且由于温度影响，许多人休息不充分并不断地在床上辗转反侧。因为该翻来复去以无意识的运动发生，而且人并未醒来，而不会改变刺激例如升高室内温度或者提高电热毯的温度。本发明自动地改变周围温度或物品的温度，以满足人的温度需求。这对于婴儿、老人、糖尿病患者、神经紊乱、心脏病和各种其他症状患者来说是特别有用的，因为这个群体对肌体温度的改变的神经性反应力低，该群体在夜里会受到更多的损害，除了由于丧失睡眠导致生产能力降低外，还增加了患有并发症的危险。因此，电毯的温度或周围温度被自动地按照BTT温度调节。当通过本发明的仪器检测到BTT的低温时，无线或有线的信号被传输给物品以升高其温度，在为电毯或加热系统的情况下，自动地调节自动调温器来呈递更多热量。
本发明还提供与生物反馈活动一起使用的装置和方法。来自BTT部位的传感器的脑部温度信号产生一个反馈信号，如表明温度的声调或者可视显示，如果脑部温度升高(频率更高和红色)或降低(频率更低和蓝色)，一系列音调或颜色被鉴定。该显示装置可以通过导线连接到在BTT部位保持传感器的支撑结构上。
冷却头部不会改变脑部温度。运动员、军人、消防员、建筑工人等尽管往头部浇冷水或者使用风扇，但是仍处于中暑的危险中。从医学上说，这是一种危险的情况，因为在头部感觉到冷却被认为是内部冷却，而在脑实际上仍然处于热引起的损害和中暑的危险时，仍在进行体育活动。其他与温度扰动相关的医学攻击涉及反应时间。脑对温度改变的复原反应比核心温度(在直肠、膀胱、食管和其他体内机构中测量的温度)更慢。因此，体内的测量值可能显示稳定的温度，而脑部温度仍然超出了安全水平，存在由于体温下降或体温升高而引起的对脑组织的损伤的危险。防止温度引起的对脑组织的损伤的唯一医学上可接受的途径是由本发明提供的对脑部温度的连续监控。
本发明利用大量结合在支撑结构中的有源或无源的传感器来接近生理通道，以测量生物学参数。本发明优选包括作为一个集成电路的微型半导体芯片中的所有功能部分(functions)，组合了传感器、处理和传输单元以及控制电路。
其他的实施方案包括对发热和体温扰动(体温过高和体温过低)进行温度测量和大量扫描筛选(mass screening)，包括肌体辐射探测器，在本文被称作为BTT ThermoScan，包括获取BTT末端的热图像的热成像系统。本发明的BTT ThermoScan具有在任何时候监控温度的足够高的温度和等温线辨别力，而不可能使测量受人为影响操纵。
BTT ThermoScan检测脑部温度，并且提供对应于BTT区域的图像或包括BTT区域的图像。
BTT ThermoScan包括将热辐射转换成可以在显示屏上的视频图像的照相机，例如在图1A、1B、3A、4A、5A、5C、7A、7B、8A、8B、9A和9B(对于动物)见到的图像，最优选在图1B中见到的图像。在可见的范围内，可以检测到和拍摄到从肌体和BTT区域发射出来的辐射能。
在红外线范围内，人BTT部位的皮肤具有很高发射率(Stefan-Boltzman公式中的e)，几乎等于黑体。捕获到经过和看向BTTThermoScan镜头的视频图像，用户化的软件被改变来显示彩色的等温线图形，软件被用于获得图1B的图像，其中任何99°F的点为黄色。用于检测SARS，该软件被改变来以黄色显示在BTT区域中超过100°F的任何点。当黄色出现在显示屏上时，该软件被改变来提供一种自动预警系统。因此，当脑部温度通道区域以黄色出现在显示屏上，该预警器被激活。应当理解，可以采用任何的颜色方案。例如，阈值温度以红色显示。
如图7A和7B中所示，进行冷攻击试验，并证明了BTT区域的热发射稳定性。冷攻击由当受试者暴露于寒冷时，包括面对冷气发生器(例如空调和风扇)、饮用冰冷的饮料、身体浸泡在冷水中，和将酒精喷射在皮肤上，连续捕获热红外线图像组成。尽管用人为方法人为地改变肌体温度，来自BTT区域的辐射仍然是完整的，并且在BTT区域上以明亮的白点出现。与此相反，在暴露于寒冷的过程中，面部逐渐变暗，表示面部温度降低。图7B显示比图7A更暗的面部，而来自BTT区域的热辐射没有任何改变。
除了冷攻击，进行热攻击来人为地提高体温，包括体育运动、晒太阳、面对加热器、喝酒、抽烟和身体浸泡在热水中。在所有这些试验中，BTT区域保持稳定，脸部的其他部分的温度发生改变，其反映皮肤的温度而不是内部的脑部温度。如图2A-2C中所示，除了BTT末端，脑完全与环境隔绝。现有技术会产生太多的假阳性，在机场和海关，一些人由于饮用了一些酒或者抽了一根烟不能通过检查，使现有技术中的装置变得无效。因此，本发明提供一种系统和方法，当使用热成像检测系统时，可以消除和减少假阴性和假阳性。
可以实现许多有用的应用，包括对发热进行大量扫描筛选，在运动赛事(例如马拉松)后在运动员中筛选体温过高者，在军人中筛选体温过低者和体温过高者以挑选生理上最适合战斗的个体，以及在任何安装BTT ThermoScan的条件下的任何其他温度扰动者。
一种特定的应用包括防止恐怖袭击，恐怖分子感染某种疾病(例如，SARS-严重急性呼吸综合症)，并且在进入进行恐怖袭击的国家时瞒过体温计以躲避进行发热检查。
SARS由于不能被消灭，可能成为严重的恐怖威胁。通过自然繁殖，SARS成为大规模杀伤性武器，不论使用武力和外交手段都无法将其消灭。为了在目标国家中传播感染的目的，恐怖分子会接受感染。采用现有技术，任何装置都会被瞒过，当存在真正的发热时，现有的装置会测量为正常温度。恐怖分子采用简单手段，例如用冷水或冰洗脸或者浸泡在冷水中，以应付现有技术中任何用于测量发热的装置，包括现有的红外成像系统和体温计。肌体的热生理学通过现有技术来测量和评价时，会被应付过去，所进行的测量会产生发热的假阴性。
患有SARS的恐怖分子很容易通过任何手段来传播疾病，包括每天大规模、个别地与职员握手，在限定的环境例如电影院、剧场、百货店、政府大楼和其他场所中度过时间，或者污染水和饮用水源。所有那些被感染的人并不知道自己已经染病，并开始将SARS传播给家庭成员、同事、朋友和其他人，这些人随后又会传染其他人，导致疾病流行。
从医学上看，故意传播SARS具有不可估量的破坏作用。不知道自已染病的人会到医院进行常规检查，或者感觉不适的人会去医院进行常规检查。来到医院的患者和其他人会感染这种疾病。被确诊的患者很虚弱，很容易感染SARS。SARS在医院中传播是具有破坏性的，需要关闭该医院。因此，一个患有SARS的人会导致整个医院被关闭。鉴于感染该疾病的人可能会去不同的医院，数个医院可能会被污染，不得不部分地或者完全地被关闭。这会使整个地区的卫生保健系统瘫痪，患者必须被转移到其他医院。这些患者可能会感染SARS，并且该传播循环会持续不断。如果通过有组织地在多个地区进行这种恐怖袭击，一个国家的多个卫生保健系统会瘫痪，此外，无数医生和护士会感染SARS，这会由于人员短缺而进一步消弱卫生保健系统。
防止恐怖袭击造成的灾难性后果的关键是进行预防。本发明的仪器和方法能够检测SARS，不会被人为手段应付。将本发明的BTTThermoScan安置在一个国家的边界、港口和机场，能够防止人为地控制温度测量和可能的恐怖袭击。本发明的系统能够在任何时候和在任何环境下鉴定SARS的存在和其他与发热相关的疾病。
此外，可以用安装在终点线上的BTT ThermoScan对运动员进行大量扫描筛选。对于任何以最高水平的高体温穿过终点线的运动员，警报器就会被激活。因此，由于在鉴定体温过高时的任何延迟会导致中暑，以及甚至死亡，可以立即进行护理来获得最好的临床效果。BTT ThermoScan被改进来查看至少部分BTT区域。BTT ThermoScan检测脑部温度，提供对应于或者包括BTT区域的图像。尽管运动员往头上浇水，BTTThermoScan通过检测BTT处的温度，精确地检测肌体的热能状况。
体温扰动例如体温过高或体温过低，会消弱任何工人的智力和身体机能。当受温度扰动影响时，司机和飞行员特别容易发生机能下降，并具有发生事故的危险。可以将BTT ThermoScan装配在交通工具或飞机的挡板上来监控体温，用BTT ThermoScan的照相机捕获司机或飞行员的BTT的热图像，一旦检测到扰动，就提供一个提醒。应当理解，可以将任何热成像系统装配在交通工具或飞机上，监控体温，并提醒司机和飞行员。
BTT ThermoScan还包括在流感季节监控对危险中的儿童和成人进行的扫描筛选。由于护理人员的短缺，自动筛选能够极大地加强将卫生保健提供给需要的人。当从红外照相机前走过的学生被鉴定为发生了体温扰动(例如发热)时，就会激活常规的数码相机，给该学生拍照。该照片通过电子邮件发送给学校的护理人员，该护理人员确定该学生需要护理，也可自动地使用已存储的数码照片。
医院、工厂、家里或者任何会从自动地扫描筛选或者单个地筛选体温扰动者中获益的场所，可以采用按照本发明的热成像仪器。
应当理解，可以使用包含在BTT部位发射约556nm波长的辐射源的仪器，确定血色素的浓度。存在于BTT末端的红细胞中的血色素大量吸收556nm的波长，光电探测器所接收到的被反射的辐射确定了血色素的含量。通过已知的热辐射的含量来评价血流，按照一种数学模型，较高的热辐射量表示较大的血流。
通过所呈现的外部可见的解剖形状，能够便捷地安置接触传感器、非接触传感器和热成像照相机。在邻近内侧眼角的内眦区的皮肤下，可以见到脑静脉血。因此，用于测量温度的方法包括从视觉上检测BTT区域的蓝色或带蓝色的皮肤，并将传感器安置在或者邻近于蓝色或带蓝色的区域。对于皮肤颜色较深的受试者来说，邻近于内侧眼角的BTT区中的不同皮肤结构的特有特征作为测量的基准。
本发明包括用于从BTT部位收集热辐射的装置，用于安置温度敏感装置以接受来自BTT部位的热辐射的装置和用于将所述热辐射转换为脑部温度的装置。本发明还提供用于确定脑部温度的方法，所述方法包括收集来自BTT部位的热发射，产生对应于所收集的热发射的信号，处理该信号并报告温度水平。本发明还包括将温度传感器正确地安置在BTT部位的稳定位置上的装置和方法。
本发明的另一个目的是，提供被改进来将传感器安置在通道末端的皮肤上以测量生物学参数的支撑结构。
本发明的一个目的是，提供测量脑部温度的仪器和方法，包括含有安置在生理通道上的传感器的贴片、胶带、弹性装置、夹子等。
本发明的一个目的是，提供测量脑部温度的仪器和方法，包括含有传感来自BTT的红外辐射的红外传感器的热成像系统。
本发明的一个目的是，提供装备了内眦垫的多用途眼镜，该内眦垫含有被安置在生理通道上来测量生物学参数的传感器。
本发明的另一个目的是，提供用于测量脑部温度、化学功能和物理功能中的至少一种的新方法和仪器。
本发明的还有一个目的是，提供穿戴在成人和儿童身上的仪器。
本发明的另一个目的是提供一种仪器，其通过有线连接到报告装置、无线传输到报告装置和通过音频、视频或可触觉的装置在本地报告的方式中的至少一种报告在通道处产生的信号，例如通过组装在支撑结构中的振动器。
本发明的还有另一个目的是，提供使佩戴者避免脱水或者过度水合(水中毒)的仪器。
本发明的还有一个目的是，提供提高运动员和运动参与者的机能和安全性的方法和仪器。
本发明的还有一个目的是，提供将传感器安置在通道上的支撑结构，其可以由训练和竞赛中的运动员、训练和战斗中的军人、劳作中的工人和正常活动中的公众中的至少一种佩戴。
本发明的另一个目的是，根据交通工具拥有者的核心温度，进行气候自动控制和交通工具的座位的控制，提高交通工具内的安全性和舒适度。
本发明的一个目的是，提供根据所测量的生物学参数的水平作用于第二种装置的方法和仪器。
本发明的另一个目的是，提供方法和仪器，通过防止热辐射引起的太阳光损伤和当温度达到特定阈值时提醒佩戴者，保持皮肤健康、减少皮肤起皱的危险和降低皮肤癌的危险。
本发明的另一个目的是，提供基于热量的体重减轻方法来实现控制体重减轻的方法和仪器。
本发明的另一个目的是，提供在基于提高体温来减轻体重的项目中，提醒运动员防止由于过热引起的损伤或者死亡的方法和仪器。
本发明的还有一个目的是，提供可以监控发热和温度峰值的方法和仪器。
本发明的还有一个目的是，提供用于通过检测排卵时间来进行计划生育的装置。
本发明的另一个目的是，提供用于根据通道产生的信号来呈递药物的方法和仪器。
本发明的还有一个目的是，提供通过连续监控生物学参数来提高职业安全性的方法和仪器。
本发明的还有一个目的是，提供具有被安置在通道上以监控生物学参数的传感仪器的产品，其可以被固定或装配在眼镜架、眼镜的鼻垫、头戴饰品和衣服的结构中的至少一种中。
本发明的特征还在于传输来自支撑结构的信号，以作用于训练设备、自行车、运动装置、防护服、鞋类和医疗装置中的至少一种。
本发明的还有一个目的是，提供将通道产生的信号传输给踏车和其他训练机械，以保持适当的水合，防止使用者发生体温扰动。
本发明还有另一个目的是，提供通过用有源或无源装置接近生理通道来监控生物学参数的仪器和方法。
本发明的特征还在于将来自支撑结构的信号传输给手表、寻呼机、移动电话、计算机等。
当参考如下的描述，并结合附图，本发明的这些和其他的目的，及其许多被指明的优点将会变得更加显而易见。
附图说明
图1A是人脸的热红外图像，显示脑部温度通道。
图1B是计算机生成的人脸的热红外彩色图像，显示脑部温度通道。
图2A显示生理通道的示意图。
图2B是人头部的横截面示意图，显示通道。
图2C是显示图2B的海绵窦的冠状面(coronal section)示意图。
图3A人脸的热红外线图像，显示通道。
图3B是图3A中的图像的示意图，显示通道末端的几何学。
图4A是人脸侧面的热红外图像，显示脑部温度通道的主要进入位点的全视图。
图4B是图4A中的图像的示意图。
图5A是人脸正面的热红外图像，显示脑部温度通道的主要进入位点。
图5B是图5A中的图像的示意图。
图5C是图5A中的人脸侧面的热红外图像，显示脑部温度通道的主要进入位点。
图5D是附视图5C中的图像的示意图。
图6是人脸示意图，显示通道的主要进入位点和边缘部分的总面积。
图6A是显示脑部温度通道和新陈代谢通道的示意图。
图7A和7B是在冷攻击之前和之后的人脸的热红外图像。
图8A和8B是不同受验者的脸部热红外图像，显示通道。
图9A和9B是动物的热红外图像，显示通道。
图10是显示按照本发明的一个人佩戴支撑结构的优选实施方案的透视图，该支撑结构由具有被安置在通道末端的皮肤上的有源传感器的贴片组成。
图11是显示按照本发明的人佩戴支撑结构的另一个优选实施方案的透视图，该支撑结构由具有被安置在通道末端的皮肤上的有源传感器的贴片组成。
图12A是显示按照本发明的人佩戴支撑结构的一个优选实施方案的正视图，该支撑结构由具有被安置在通道末端的皮肤上的无源传感器的贴片组成。
图12B是显示示于图12A中的支撑结构柔韧性的侧视图。
图13是一个优选实施方案的示意性结构图。
图14是与加工装置和产品相关的本发明的优选实施方案的示意图。
图15A-15E是显示本发明使用指示物的优选实施方案的示意图。
图16A-16C是优选实施方案的透视图，显示人佩戴组装了如贴片的支撑结构。
图17是显示人佩戴组装了如夹子的支撑结构的另一个最优方案的透视图，一个传感器被安置在按照本发明的通道末端的皮肤上。
图18是另一个优选实施方案的透视图，显示人佩戴支撑结构，传感器被安置在通道末端的皮肤上，并通过导线连接。
图19A1、19A2、19B、19C和19D是支撑结构和传感装置的优选几何学和尺寸的示意图。
图20A-20C是相对于传感装置的外缘来说优选的支撑结构外缘尺寸的示意图。
图21A和21B是传感装置的优选位置的示意图。
图22A-22C是一个优选实施方案的透视图，显示人佩戴支撑结构，该支撑结构被组装成内眦垫，传感器被安置在按照本发明的通道末端的皮肤上。
图23A和23B是按照本发明的可替代实施方案的透视图，显示由改进鼻垫组成的支撑结构，传感器被安置在通道末端的皮肤上。
图24是按照本发明的支撑结构的另一个优选实施方案的透视图。
图25是支撑结构的一个优选实施方案的透视图，显示包括传感器的其他结构。
图26A是具有显示装置的支撑结构的优选实施方案的后视图。
图26B是具有显示装置的支撑结构的优选实施方案的正视图。
图27是另一个优选实施方案的分解视图，显示三件套支撑结构。
图28A是支撑结构的一种优选实施方案的分解视图，显示可可拆卸的内眦片。
图28B是图28A的可拆卸内眦片的后视图。
图28C是图28A的可拆卸内眦片的正视图。
图29是组装成夹子的支撑结构的优选实施方案的后视图，该夹子用在眼镜上。
图30是具有内眦垫的支撑结构的可替代实施方案的透视图，该内眦垫使用粘性衬背固定到另一个结构上。
图31A是支撑结构的一种可替代实施方案的顶视图，该支撑结构具有用于固定内眦垫的洞。
图31B是图31A的支撑结构的组成部分的放大透视图。
图31C是图31B的支撑结构的组成部分的侧视图。
图31D是固定在支撑结构上的内眦片的侧视图。
图32A是佩戴由眦内帽组成的支撑结构的人的透视图，该眦内帽被固定在规则的眼镜的鼻垫的上面。
图32B是图32A的眦内帽的透视图。
图33A是固定在鼻垫上的眦内帽的分解视图。
图33B是眦内帽固定到鼻垫上的最终结果的透视图。
图34是被改进的可旋转鼻垫的透视图，将传感器安置到按照本发明的通道末端的皮肤上。
图35是本发明的另一个优选实施方案的示意图，采用光谱反射。
图36是显示按照本发明的的另一个优选实施方案的人的示意图，采用光谱传输。
图37是本发明的另一个优选实施方案的横截面图，采用热发射。
图38采用头部佩戴饰品作为支撑结构的可替代实施方案的侧视图。
图39是产生热电能来供应传感系统的优选实施方案的示意图。
图40动物所使用的优选实施方案的透视图。
图41A和41B是便携式支撑结构的可替代实施方案的透视图，传感器被安置在通道上。
图42A和42B是显示按照本发明的非接触式传感器的示意图。
图43A-43C是显示锥形突出(cone extension)直径的优选实施方案的图形。
图44A和44B显示可替代的外延末端的几何学和形状。
图45A和45B显示示例性的支撑结构的几何学和外形，含有接触传感器。
图46A-46D显示示例性的内眦垫或者改进的鼻垫的几何学和形状。
图47是示例性结构图，显示本发明的红外成像系统的优选实施方案。
图48-51是显示本发明的红外成像系统被装配在支撑结构的不同位置上来放映人的体温变化的示意图。
图52A是显示本发明的红外成像系统被装配在交通工具上的示意图。
图52B是用图52A的红外成像系统生成的说明性图像的代表。
图53显示阐明用于本发明中的方法的流程图。
图54A和54B是被结合到头部饰品上的优选实施方案的透视图。
图55是由面具和气袋(air pack)组成的优选实施方案的透视图。
图56A和56B显示按照本发明的BTT进入点检测系统的示意图。
图57是显示BTT进入点自动检测系统的示意图。
图58A-58C是显示按照本发明的可替代支撑结构的示意图。
图59显示BTT中的双向热能流的示意图。
图60A-60C显示优选BTT热量包(thermal pack)的略图。
图61是显示按照本发明的优选BTT热量包的示意性正视图。
图62是BTT热量包的示意性横截面视图。
图63A是在松弛状态下的BTT热量包的示意性横截面视图。
图63B是图63A的BTT热量包在压紧状态下以与BTT区域一致的示意性横截面视图。
图64A具有BTT热量包的人的头部的侧横截示意图。
图64B是具有图64A的BTT热量包的眼部区域的正面示意图。
图65显示含有棒866的BTT热量包的透视图。
图66显示双袋BTT热量包的另一个实施方案的示意图。
图67A显示BTT热量面具的正面示意图。
图67B显示图67A的BTT热量面具的侧面横截示意图。
图67C显示图67A的BTT热量面具在面部和在BTT上的正视图。
图68A显示由眼部佩戴物(eyewear)组成的支撑结构固定BTT热量包的正视图。
图68B显示由夹子组成的支撑结构固定BTT热量包的正视图。
图69A显示优选的BTT热量包的透视图。
图69D显示安置在BTT上的图69A的BTT热量包的透视图。
图70显示手持的非接触的BTT测量装置的示意图。
图71A-71C显示手持的接触式的传感测量装置的示意图。
图72是显示手持的接触传感器测量装置的示意图像。
图73显示结合到BTT测量装置上的热量转移装置的示意图。
图74显示动物用的优选测量装置的透视图。
图75A-75E显示热量信号的图形。
图76A和76B显示天线排列的示意图。
图77A-77C显示由钩环紧固件组成的支撑结构的示意图。
图78显示装有透镜的由钩环紧固件组成的支撑结构的示意图。
图79A和79B是可替代的支撑结构的透视图。
图80显示图79A的支撑结构的示意图。
图81A和81D是优选支撑结构的示意图。
图81C和81D显示图81A的支撑结构的透视图。
图82显示由眼部佩戴物组成的支撑结构的电分布。
图83显示气候自动控制系统的透视图。
图84是显示作为本发明的贴片的延伸部分的鼻气道扩张器的正视图。
图85A-85C是显示按照本发明的试剂盒的示意图。
优选实施方案的详细描述
以附图、特定术语阐述来描述本发明的优选实施方案将被认为是为了清楚的目的。但是，本发明不被局限在所选择的特定术语中，应当理解，每个特定的术语包括所有的技术等同物，这些等同物以类似的方式起作用来达到相似的目的。
图1A给出了显示生理通道的人脸的热红外图像。该图像显示了脑部温度通道(BTT)末端的图像，以内眦区和上眼睑内侧一半中的明亮的白点来表示。皮肤上的BTT末端具有特定的几何学、边界和内部区域，主要进入点位于内眦区域的上内侧部分，直接位于上眼睑的下面部分，和内眦角内侧4mm。该边界在内眦区中由此沿着内侧眼角直接地往下，从内侧眼角往下的5mm，然后行进到上眼睑，边线从上眼睑的中部开始，作为一个限定的区域，以扇形横向延伸，上边缘从上眼睑的中半部分开始。
该色标指示存在于人脸部的温度范围。最热点用明亮的白点指示，而最冷的区域用黑色指示。最热和最冷区域之间的温度以亮度色标中的不同色调显示。由于鼻子主要由软骨和骨骼组成，因而具有较少的血液含量，是冷的(显示为黑色)。这是冻伤最常见于鼻子的原因。
上下眼睑的环绕眼周的区域(显示为灰色)高度血管化，并且脂肪组织含量少，较热。眼睑下的皮肤十分薄，并且没有脂肪组织。但是，在该区域不具有定义脑部温度通道所需的其他条件。
BTT的要求还包括存在末端分支来呈递总热量，末端分支为来自脑的直接分支，末端分支浅表地定位，避免远红外辐射被其他结构吸收，并且不存在调节体温的动静脉回路。因此，BTT就是内侧眼角和上眼睑的皮肤区域，是能够接近脑部温度通道的独特位置。眼睑周围的皮肤呈递未受干扰的信号，以用光谱进行化学测量，被认为是代谢通道，能够最佳地获得化学评价的信号，该信号不用于评价脑的总辐射能。
图1B是计算机生成的人脸部的热红外彩色示意图像，详细地显示脑部温度通道和周围区域的几何学和不同区域。仅少数生物如一些甲虫和蛇可见到这种类型的辐射，但人看不见。红外图像使不可见的变成可见。因此，可以较好地量化通道的几何学和尺寸。等温线的彩色示意图显示红色的通道外围区和黄白色的中心区，BTT末端的主要进入点位于眦内韧带上方的内眦区的上内侧部分。
主要进入点是最佳获得信号的区域。该图像还显示热能在两个BTT部位上是均匀的。由于包括前额的其他区域不具有前述的定义BTT所需的六个特征，所述区域具有较低的总辐射能，显示为浅绿色和深绿色。因此，前额不适合于测量总辐射能。整个鼻子具有非常低的辐射能，显示为蓝色和紫色区域，而鼻尖显示为棕色，具有脸部的最低温度。因此，鼻子区域不适合于测量生物学参数。
图2A是生理通道示意图，特别是脑部温度通道。从生理学上看，BTT是脑热能通道，其表现为高的总辐射能和高热量流，可以被表征为脑热能通道。该通道存储热能，提供一种不受干扰的路径，将热能从脑内部的海绵窦中的通道一端运输到皮肤上的另一端，以远红外辐射的形式将热能转移到通道末端的皮肤表面上。在通道末端存在高热量流，通道末端的特征在于具有一个薄的界面，热量流与界面的厚度成反比。
通道末端的总辐射能(P)定义为P＝σ*e*A*T4，其中σ是Stefan-Boltzman常数，σ值＝5.67×10-8W.m-2.K-4，e是该区域的发射率。由于通道末端提供了最佳的辐射区域，由于方程中的T4项，当脑部温度增加时，总辐射能迅速升高。如本发明提及的试验中所证明，BTT的辐射能以比舌头和口腔中的辐射能更快的速度出现。
皮肤上的BTT部位是一个非常小的区域，比体表面积的0.5％还小。但是，肌体中的该极其小的区域提供了最佳获得信号的区域，以测量生理和化学参数。
图2A显示具有热能12存储在其中的脑10。BTT 20包括脑10，存储在脑10中的热能12，存储在通道14中的热能和转移到外部通道末端的热能16。热能12，14，16用相同大小和形状的黑色箭头表示。箭头具有相同大小，表示从通道一端到另一端的未受干扰的热能，特征在于通道内温度相同。
来自脑10的海绵窦的热能被转移到通道16的末端，通过不受阻碍的脑静脉血路，热量转移速度很快。通道还具有表示血管壁的壁18，血管以相同的温度存储热能，并且作为从肌体10内部通向外部(皮肤表面)19的管道，以末端血管17结束，将总量热能转移到所述皮肤19上。
皮肤19非常薄，可以产生高热量流。与分别在非通道区域30和40上的皮肤39，49相比，皮肤19的厚度可以被忽略。由于皮肤19的特点，会产生高热量流，当将传感器放置在BTT20末端的皮肤19上时，能够迅速达到热量平衡。
在脸部和整个肌体的其他皮肤区域，以及在图2的示例性非通道区域30和40中，除了缺乏与脑的直接血管连接，发生数个干扰现象，包括自吸收和热量梯度。1.自吸收：这与在发射到体表之前，深层组织选择性地吸收红外能量的波长的现象相关。红外能量的自吸收含量和类型是未知的。在体表，那些优选的发射是微弱的，这是由于其他层的自吸收产生混乱的热量发射和毫无意义的被分析物质的光谱特征，用图2的箭头34a-36g和44a-46g的各种尺寸、形状和方向说明性地表示。因此，非通道区域的自吸收自然地阻止对测量有用的热量发射被呈递到体表。2.热量梯度：存在一个热量梯度，较深层比浅层的温度更高，说明性地用与定位较浅的较细的箭头36e和46e相比，较深层的较粗的箭头36d和46d来表示。当穿过各种层例如脂肪和其他组织离体肌肉时，光子发生过度和高度的可变散射，导致能量损失。
由此相反，通道区域20与无红外能量吸收相一致，血管位于体表。这使得可以不受干扰地将红外能量传递到皮肤表面19，以及传递到温度探测器上，例如被并列地放置在皮肤19上的红外探测器。BTT区仅有一层很薄的皮肤19，而末端血管17正好在所述薄界面皮肤19的下方，BTT区不存在热量梯度。由伸向表皮19的末端血管17所产生的热能16与肌体的未受干扰的脑(真正核心)温度相对应。实现与脑组织温度达到热平衡的优选路径是通过中枢静脉系统，该系统离开脑并作为眼上静脉进入眼眶。与中枢静脉血液相比，动脉血液低0.2-0.3℃，该动脉血液未与脑部温度达到真正平衡。虽然，在有些情况下，动脉血液是重要的，但是静脉系统是测量脑部温度的优选热能运送者。在某些情况下，动脉血液温度对于确定是否可能通过动脉血来冷却脑是重要的。
非通道区30和40的特征在于存在热吸收元件。非通道区30和40用虚线描绘，特征在于存在受热吸收成分以及所述非通道区30和40内的紊乱的热转移干扰的缺陷。在由较深的组织层发射的红外能到达皮肤表面之前，非通道区30和40的各种组织层和其他成分选择性地吸收所述能量，不同的热能和不同的区域用不同形状和大小的箭和箭头表示。
非通道区30代表用在皮肤上的传感器测量温度，该皮肤在解剖学上位于心脏32的上方。白色的箭头34表示心脏32中的热能。非通道区30包括心脏32和存储热能的各种血管及其分支36a、36b、36c、36d。
不同含量的热量被转移，而所测定的不同温度取决于部位和血管36a、36b、36c的解剖结构。血管从主干34a大范围地分支。非通道区30还包括热量吸收结构37，例如骨骼和肌肉，来自心脏32的热能34必须跨过这些结构，以到达皮肤39。非通道区30还包括层数不定的脂肪组织38，其进一步地吸收热能。由于存在脂肪38，到达皮肤表面39的热能数量降低，这用箭头36d和36e表示，其中箭头36d具有高于箭头36e的温度。非通道区30还包括厚的皮肤39，具有用箭头36f表示的低热量流。
厚皮肤39对应于胸部的皮肤，而脂肪层38对应于存在胸部的各种含量的脂肪。箭头36g表示紊乱的和降低的总辐射能，在所述热能跨过非通道区的干扰成分后，该辐射能被传递，干扰成分包括厚的界面和热量吸收结构。此外，BTT 20不具有存在于非通道区30和40的脂肪层。缺乏厚的界面例如厚皮肤和脂肪，缺少热量障碍物如脂肪，以及缺失热量吸收元件例如肌肉，使得在BTT末端可以不受干扰地发射辐射。缺乏厚的界面例如厚皮肤和脂肪，缺少热量障碍物如脂肪，以及缺失热量吸收元件例如肌肉，使得在BTT末端可以不受干扰地发射辐射。
还可以参考图2，非通道区40代表用手臂42的皮肤上的传感器来测量温度。非通道区40中的热量转移与非通道区30有些相似，其中最终结果是紊乱和降低的总辐射能，该辐射能不代表内部另一端的温度。血管从主干44a开始广泛地分支。血管46a、46b、46c中的热能和温度与区域36a、36b、36c不同。热能44必须跨过以到达皮肤的结构也与非通道区30不同。热量吸收结构47的总量是不同的，因此，当与非通道区30相比时，非通道区40的最终温度也是不同的。脂肪48的含量也是不同的，在区域46d和46e，脂肪改变温度，其中区域46d比区域46e更深。厚皮肤49也降低区域46f的热量流和温度。当与辐射能36g相比时，用箭头46g表示的辐射能的降低通常是十分不同的，因此，根据不同的肌体区域，测量到不同的皮肤温度。这被应用于除了BTT末端的皮肤外的整个肌体皮肤表面。
内部温度例如直肠温度的测量值的临床相关性与脑测量值不同。在实验室条件下，已经在大量哺乳动物种类中示范了选择性地冷却脑，一些方法可应用于人。例如，膀胱和直肠内的温度与脑的温度十分不同。脑中的高温和低温不会被反应在对其他体内器官所测量的温度上。
图2B是人头部9的横截示意图，显示脑10，脊髓10a，由眼上静脉表示的通道20，海绵窦1以及各种绝热障碍2、2a、3、4、4a、4b、5，海绵窦1是脑的热能存储室，而绝热障碍将脑保持为完全绝热的结构。绝热障碍包括对应于头皮的皮肤2、对应于覆盖脸部的皮肤2a、覆盖头骨和脸部的整个表面的脂肪3、头盖骨4、环绕脊髓10a的脊骨4a，覆盖面部的面骨4b以及脑脊髓液(CSF)5。隔绝脑的障碍2、3、4、5的组合厚度达到1.5cm-2.0cm，这具有相当的厚度，是整个肌体中隔绝环境的最大的单个障碍。由于该完全被限制的环境，脑不能有效地去除热量，并且热量损失以极低的速度发生。皮肤2对应于头皮，头皮是覆盖头骨的皮肤和相关结构，热传导性差，是一个绝热体。脂肪组织3吸收大多数的远红外波长，是热量缓冲器。头盖骨4的热传导性差，CSF作为生理缓冲液，不生成热量。
以代谢速度在脑中生成的热量对应于由肌体生产的总热量的20％，该巨大数量的热量被保持在限定和热封闭的空间内。脑组织是最容易受热能诱导损伤的组织，包括由高水平和低水平的热能所诱导的损伤。由于脑热绝缘，而且脑在生理上不能获得或者损失热量，体温过低(寒冷)和体温过高(炎热)的状态会引起脑损伤，并且迅速继发死亡，除了在病人中由于过度发热而发作和死亡外，每年在成千上万的健康个体发生脑损伤和死亡。除非通过连续监控脑部温度来提供适当和及时的提醒，任何受寒冷和炎热扰动影响的人具有受热量诱导的脑损伤的危险。
图2B还显示十分小的进入点20a，小于体表的0.5％，对应于皮肤2b的通道20的末端。皮肤2b非常薄，厚度为1mm或比皮肤2和2a更薄，皮肤2和2a比皮肤2b厚五倍或更厚。
通道20从海绵窦1开始，是脑静脉排出物和在通道末端20以辐射能转移热量的管道。通道20提供一种通向海绵窦1的无障碍通道，海绵窦位于脑的中间，直接将两个热量源与脑联系：1)由于脑代谢速度产生并由静脉系统运送的热能；和2)由动脉供应，从肌体其他本部分传递到脑中的热能。直接接触分布被详细地显示在图2C中，图2C是对应于标记“A”的线的图2B的冠状面。
图2C是通过海绵窦1的冠状面，海绵窦是腔样结构，具有多个充满来自静脉9和来自眼上静脉6的静脉血的空间1a。海绵窦1收集来自脑组织7、来自左右颈内动脉8a、8b和来自静脉9的静脉血的热能。结构7、8a、8b、9全都沿着海绵窦1排列并与之密切接触。使通道的海绵窦1成为十分有用的温度扰动的标准的特定特征是与颈动脉8a、8b密切结合。颈动脉携带来自肌体的血液，通过所述血管传递到脑的热能含量会产生体温过低或体温过高的状态。例如，当暴露于寒冷中时，肌体变冷，来自肌体的寒冷血液通过颈内动脉8a、8b被携带到脑中，海绵窦1是这些血管8a、8b进入脑的进入点。
只要低温的血液到达海绵窦1，相应的热能状态被转移给通道以及通道末端的皮肤表面，从而在低温的血液在整个脑中分布之前，立即提供一个警示。这也适用于例如在运动过程中产生热血的情况，运动会导致生成比基线高20倍的热量。由血管8a、8b携带的热量被转移到海绵窦1中，可以在通道末端被检测到。此外，脑生成的热能由脑静脉血携带，海绵窦1是充满静脉血的结构。
图3A是人脸的热红外图像，其中皮肤上的通道末端的几何学被显现。明亮的白点描绘通道的中心区域。图3B是通道末端的皮肤表面的示例性几何学的示意图。通道50的内侧部分52为圆形。侧面54接近上眼睑边缘58和眼睛60的肉阜56。通道以角样突出从内眦区52延伸到上眼睑62内。
通道50的内部区域包括主要进入点的大体区域和主要进入点，如图4A-5D所示。图4A是人脸侧面的热红外图像，显示脑部温度通道的主要进入点的总图，显现为位于内眦角中间和上方的明亮的白点。图4B是显示主要进入点的大体区域70以及其与眼睛60、内眦角61、眉毛64和鼻子66的关系的图形。主要进入点的大体区域70中的干扰元件比通道的外围区域更少，提供了更加可靠地再现脑部温度的区域。
图5A是闭上右眼的人脸的正面的热红外图像，显示脑部温度通道的主要进入点，显现为内眦角的上方和中间的明亮白点。眼睛闭上，容易观察到辐射能仅来自于BTT末端的皮肤。
图5B是显示主要进入点80及其与闭上的眼睛60的内眦角61以及眼睑62的关系的图形。由于区域80具有最少量的干扰元件并且广泛地存在于所有人的相同的解剖学位置上，通道的主要进入点80提供最可靠地再现脑部温度的区域。主要进入点80具有最大的总辐射能，并具有最高发射率的表面。主要进入点80位于内眦区63的上面部分的皮肤上，在内眦角61的上内侧部分中。
图5C是图5A的人脸侧面的热红外图像，左眼闭上，显示脑部温度通道的主要进入点的侧面图，显现为明亮的白点。眼睛闭上，可以观察到辐射能仅来自于BTT末端的皮肤。
图5D显示内眦角61上方的内眦区的上面部分中的主要进入点80，和还显示主要进入点80相对于眼睛60、眉毛64和鼻子66的位置。支撑结构可以精确地将传感装置安置在通道主要进入点的上面，因为主要进入点完全用解剖学标志划定。总之，传感器被安置在内眦角上方并邻近眼睛的眦内皮肤区域上。虽然，可以将指示物放置到支撑结构上，以便更好地引导传感器的安置，但是各种持久的解剖学标志的普遍存在使得可以由非技术人员进行精确的安置。
主要进入点是通过支撑结构安置传感器的优选位置，但是将传感器安置在通道末端的任何位置，包括大体的进入点区域和周围区域，提供依赖于应用的、在临床上有用的测量值。测量所需的精确度将决定传感器的安置。在神经外科、心血管手术或者其他在患者处于体温过低或恶性体温过高的高度危险的手术过程的情况下，传感器的优选位置是主要进入点。对于业余或职业运动、军事、工人、家中发热检测、阳光下防皱等来说，将传感器安置在通道区域的任何部分上都能够提供临床有效性所需的精确度。
按照本发明，图6是脸部的示意图，显示通道90的主要进入点的大体区域以及通道末端的整个区域及其与眦内韧带67的关系。通道末端包括大体的主要进入点区域90和上眼睑区94。区域90具有外围部分92。两个内眦区具有眦内韧带，左眼用于方便图解说明。眦内韧带67出现在眼60的内眦角61中。左边的眦内韧带67与右眼的眦内韧带直接相对，用虚线61a表示，从内侧眼角61开始。虽然主要进入点在眦内韧带67的上方，通道的外围区域92的一部分在韧带67下方。
图6A是显示两个生理通道的示意图。上图显示对应于BTT 10的区域。下图显示对应于代谢通道13的区域，包括上眼睑区13a和下眼睑区13b，在图1B中显示为浅蓝色区域。对于测量化学物质的浓度，总辐射能不是强制性的。临床上有用的光谱测量的关键方面是来自脑区域的信号，降低或消除干扰成分，主要的干扰成分是脂肪组织。通过去除脂肪组织和接受由血管携带的来自脑的光谱信号，可以获得精确的临床测量值。由支撑结构固定的传感器可被改进来具有完全或部分地与代谢通道13相匹配的视野，捕获来自所述通道13的热辐射。
为了确定通道区域相对于环境改变的热稳定性，进行冷和热攻击试验。图7A和7B是示例性试验的热红外图像，显示在寒冷攻击前后的人脸。在图7A中，脸部具有比图7B更亮的外观，图7B的脸部颜色较深，表示温度较低。与图7B的鼻子相比，图7A中的鼻子具有完全发白的外观，而图7B的鼻子具有完全发黑的外观。由于通道外的区域有调节体温的动静脉回路以及干扰成分，包括脂肪，环境温度的改变会反映在所述区域中。因此，脸部的那些非通道区的测量值反映环境温度而不是真正的体温。脸部和肌体皮肤的非通道区会随着周围温度的改变而改变。通道区域的辐射能保持稳定，热能含量没有变化，证明了BTT区域的热发射的稳定性。仅当脑部温度变化时，通道区域的热辐射才发生改变，这提供了肌体热量状态的最可靠的测量值。
图8A和8B是不同受试者的脸部的热红外图像，显示以内眦区的明亮白点显现的通道。虽然存在解剖学上的变化和种族差异，生理通道普遍地存在于所有个体中。图9A和9B是显示通道的热红外图像，表明以明亮的白点显现的通道同样存在于动物中，在此用猫(图9A)和狗(图9B)来说明。
优选实施方案包括具有安装在贴片样支撑结构中的测量值处理电子元件的温度传感器，该支撑结构将有源传感器直接地与脑部温度通道部位上方的皮肤接触。因此，图10显示佩戴支撑结构的人100的优选实施方案的透视图，该支撑结构由具有安置在通道末端的皮肤上的有源传感器74的贴片组成。人100躺在床垫76上，床垫含有天线78。导线82从天线78伸出到控制器单元84，所述控制器84通过通信线路86与装置88相通。示例性装置88包括在床边或护理站中的解码和显示单元。应当理解，控制器单元84除了通过电缆86通讯外，还可以含有无线传输装置，将所获得的信号无线传送到远程站(remote station)。感应无线电频率有源遥感勘测系统可以使用相同的天线78来转移能量和接受信号。
天线78以可移动的或永久性的方式被安装到床垫、枕头、床框等中。优选实施方案包括薄的扁平天线，该天线用弹性聚合物封装，安装到床垫中，而不被使用者看见。可替代地，可以将天线放置到患者周围的任何区域，例如被放置床头柜(night stand)上。
天线78和控制器单元84以接收器/询问器起作用。接收器/询问器天线78将RF能量发射到贴片72的微电路中。该能量被存储，并被转化来用于温度测量值的处理和用于将来自贴片72的数据传输到天线78。一旦足够的能量被传输，微电路产生测量值，并将该数据传输给接收器/询问器天线78，在控制器84中处理所述数据，进一步将该数据传输给装置88，用于显示或进一步传输。按一定顺序开关参与获得传感数据(能量的测量值)的元件，使得在激活富含噪声的传输信号之前获得和存储被量化的结果。因此，两种内在的不相容过程被成功地共存，因为它们不会同时活化。
在存在噪声时，通过以一定方式“传播”被传输的能量的光谱，实现RF能够连接到通讯设备上，这会内在地给传输增加冗余，而减少传输被收器/问讯器78翻译成另一种传输或者噪声的可能性，该噪声会使接收器/问讯器78传输和显示错误信息。可用极少的活性元件来实现这种无线传输方案。该调制有目的地在光谱中传播传输能量，从而产生抗扰度，最终，该系统可以通过批量处理来生产，因此，成本极低。
由于在贴片72中运行传感器74的能量来自天线78，所述贴片72中的微电路非常微弱和极其微弱。通过设计方法，贴片72的大小被进一步最小化到极其小的尺寸，该设计方法将RF连接的所有处理元件放置在作为接收器的控制器单元84中。RF通讯方案和对传感器74的控制存在于接收器/问讯器控制器84中，接收器/问讯器由商业上可获得的电池或由AC电流供给动力。因此，RF通讯方案和对传感器74的控制由控制器84的MCU直接控制。存在于贴片72中的电流优选完全是独立的(self-contained)。贴片72中的传感系统74优选为硅片微电路，除了动力调节电路和数字状态控制外，还含有支持传感器、量化来自传感器的数据、编码来自射频传输的数据和传输数据所需的电路。传感器、支持电路、RF电源和通讯都存储在微芯片模子(micro-chip die)上，可以大规模和低成本地建立电路。该方案优选被用于无源装置和有源装置。
操作过程由两种模式组成，手工的和自动的。在手工模式中，操纵员如护理人员启动该系统，辐射到贴片72的微电路上的RF能量被存储，并被转换用于温度测量过程中，将来自BTT末端的数据传输给天线78。一旦足够能量已经被转移(1秒之内)，微电路会进行测量，并将数据传输给天线78接收器和控制器84，以被显示在例如护理站的背光(back-lit)LCD显示屏上。声音“嘟嘟”将表示数据已经被接收，可以查看了。在自动模式中，在事先调整的频率下，该过程通过讯问自动和连续地进行，当读数超出指定的范围时，警报器被激活。还采用立体天线，设置控制器84来搜索天线的三维，以确保天线78与传感装置74之间连续和正确地连接。应当理解，传感器能够调制反射的RF能量。因此，能量将会触发传感器去获得温度测量值，然后传感器将会调制反射的能量。该反射的能量和信号将会被讯问器接收并如上被显示。
本发明还提供用于监控生物学参数的方法，该方法包括步骤：将有源传感器固定在肌体上；由一台装置产生电磁辐射，该装置被固定在床垫、枕头和床框中的至少一种上；从所述有源传感器上生成信号；通过固定在床垫、枕头和床框中的至少一种上的装置来接收所述信号；和根据所述信号确定生物学参数的数值。
应当理解，可以使用各种外部能量来源，例如电磁耦合，包括通过电磁感应耦合(electromagnetic induction coupling)和可用外部振荡器再充电的电池从外部充电的超级电容。还应当理解，可以通过超声波从远处启动传感系统。
图11是另一个优选实施方案的透视图，更加详细地显示佩戴支撑结构的人100，该支撑结构被安置在通道末端的皮肤上，由具有传感器74贴片72、发射器71和数字转换和控制器73组成。人100佩戴作为天线78的项链，项链的坠子作为控制单元和传输单元79。太阳能电池和/或专门电池能量单元79。患者习惯于携带Holter监控卡并用绳子挂在脖子上，因此适应目前采用的系统的患者对本实施方案将会十分适应。应当理解，除了项链，各种物品包括衣服和电设备可以被用作接收器/询问器，这种性能容易被结合到移动电话、笔记本电脑、掌上电脑、连接到国际互联网上的网络用品等上面，因此，患者可以使用其移动电话/计算机用品来监控自身的脑部温度。
显示在图10和11的优选实施方案优选地对任何手术、医院接收的任何患者、疗养院的患者、和在救护车上提供连续监控发热或温度峰值，以防止由医院感染(Hospital infection)引起的死亡和伤害。医院感染是在住院期间受到的感染。在美国，医院感染是第四大引起死亡的原因，每年致使超过100,000患者死亡，主要是由于未能较早地确定发热或温度峰值而发生。由于24小时自动监控温度，本发明能够及时地确定和治疗感染。如果出现温度中的峰值，就会启动警报器。这使得可以及时地确定和治疗感染，从而预防死亡或严重的并发症，例如脓毒性休克，脓毒性休克是由于延迟了对感染过程的治疗而发生。此外，所述优选实施方案提供在家中连续监控发热的装置，包括在儿童和成人的睡眠过程中。
图12A是显示佩戴支撑结构的人100的优选实施方案的正视图，该支撑结构由具有指示线(indicator line)111的贴片109组成，含有安置在通道末端的皮肤上的有源传感器102。在图12中显示的优选实施方案提供传输装置104、处理装置106、AD转换器107和传感装置102，它们通过柔性电路110连接到电源108上。例如，传输模块包括RF、声音或光线。图12B是显示图12A中的支撑结构的弹性特点的侧视图，柔性电路110将贴片109的右侧的微电子包(microelectronic package)103和所述贴片109的左侧的电源108相连接，微电子包含有传输装置、处理装置和传感装置。示例性实施方案将会被详细描述。
按照该用于温度测量的示例性实施方案，由BTT发射的热能由温度传感器102如微型热敏电阻来感知，传感器产生代表所感知的热能的信号。然后，该信号被转换成数字信息，并用检测温度的标准处理来通过处理器106处理。用于脑部温度测量的示例性声波系统包括温度传感器、输入耦合电路、信号处理电路、输出耦合电路和输出显示电路。放置在内眦区的皮肤表面上的贴片109中的温度传感器102(例如热敏电阻)对脑部温度变化响应，脑部温度变化表现为一种DC电压信号。
该信号通过输入耦合电路被耦合到信号处理电路中，用于调制振荡器的输出值，例如多频振荡器电路、在音频范围内或稍高该范围中工作的压电系统、振荡器是信号处理电路的主要组成。振荡器的输出值被输入到放大器中，放大器是信号处理器的第二个主要组成成分。
放大器增加来自振荡器的输出水平，使得信号处理器的输出值足以驱动输出显示电路。根据输出显示电路的性质，例如音频扬声器、可视LED显示器或者其他可能的显示方式，输出耦合电路用于将来自信号处理电路的信号与输出显示电路匹配。对于需要数字输入信号的输出显示电路来说，输出耦合电路包括数字(A/D)转换电路的类似物。DC电源电路是信号处理模块中保留的重要组成。在信号处理电路中，需要DC电源电路来支持振荡器和放大器的运行。DC电源电路的实施方案包括超微型DC电池、光感DC电源或这两者的组合等。优选将微型变换器(transducer)、信号处理电子元件、发射机(transmitter)和电源组装成专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit)或者单独作为一种混合电路或者结合MEMS(微电机械系统(micro electrical mechanical systems))技术。
热敏电阻电压被输入到微控制器单元中，即信号芯片微处理器中，该处理器预先安装了程序，将热敏电阻电压加工成数字信号，该信号对应于BTT部位的所测量的患者温度，单位为摄氏度(或者华氏度)。应当理解，可以使用不同的编程方案。例如，将传感器电压直接输入到微控制器中，转换为温度值，然后以温度值例如98.6°F显示在显示屏上。另一方面，在将该电压输入到微控制器中之前，通过数字转换器类似物(ADC)来处理该电压。
在进行额外的信号调节后，微控制器输出值驱动压电音频(超声波)发射器。压电发射器无线发送数字脉冲，收音机闹钟大小的接收器模块中的软件能够识别该数字脉冲，接收器模块由扩音器、低通音频过滤器、放大器、微控制器单元、本地温度显示和预选的温度水平预警装置。信号处理软件被预先编程到接收器的微控制器单元中。虽然，本发明提供用于在存在噪声时的RF传输装置，用扩音器作为接收器的特定实施方案在医院环境中具有其他优点，其对通常存在于该环境中的许多其他RF装置不产生RF干扰。微控制器单元驱动每位被监控的患者的温度显示器。每台发射器标记了其自身的ID。因此，一个接收器模块可用于不同患者。被改进来具有扩音器的手表、移动电话等，可以作为接收器模块。
在另一个实施方案中，微处理器的输出值用于驱动压电蜂鸣器。微控制器输出值驱动蜂鸣器，提醒使用者处于健康受到威胁的状态。在该设计中，微处理器的输出值被输入到数字模拟转换器(DAC)中，该转换器将来自微处理器的数字数据转换成相当的模拟信号，用于驱动蜂鸣器。
在还有另一个实施方案中，来自(DAC)的输出值用于驱动语音合成器芯片，该芯片被程序化以输出适当的音频，警告使用者处于中暑的危险中，例如运动员。对于高于39℃的感知温度，其信息为“您的体温高。寻找荫凉处。饮用冷饮。休息”。对于温度低于36℃，该信息为：“您的体温低。寻找避免寒冷的庇护所。饮用热饮。热身”。
在另一个实施方案中，输出值用于驱动光发射器，光发射器被编程来输出适当的光信号。发射器具有当温度达到一定水平时被激活的红外线。光信号作为远程控制单元，激活发出警报声的远程单元。例如，当小孩在夜里睡觉出现了温度峰值时，该实施方案会提醒父母。
用于本地报告的站台的示例性实施方案由三个被机械性地装载在织物或塑料支持物(holder)中的电子模块组成，例如贴片109，其含有安置在BTT部位的皮肤上的传感器102。除了电池外，这些模块为：温度传感器模块、微控制器模块和输出显示模块。在所有装置的各个模块之间采用电子分界面，以使正确地起作用。该系统的结构由条带组成，例如通过自粘垫(self-adhesive pad)附着在BTT区域上的贴片109。偶联到微控制器上的热敏电阻驱动音频压电发射器或LED。该系统对温度进行本地报告，无需接收器。当遇到特定的阈值时，一种音调或光线会提醒使用者。该音调作为一种谐音或再现人的声音。
用于远程报告的另一个示例性实施方案由四个电子模块组成：传感器模块、微处理器模块、输出发射器模块和接收器/监视器模块。从机械的角度看，前三个模块实际上与第一个实施方案是相同的。从电子学的角度看，温度传感器和微处理器模块与前面的实施方案是相同的。在该实施方案中，输出发射器模块替代前面的本地输出显示模块。输出发射器模块被设计来将通过微处理器模块确定的温度结果无线传输到远处的接收器/监视器模块。在各个模块之间使用电子界面，以正确地起作用。该装置可供医院或家里的患者使用。通过读取由接收器/监视器模块提供的数据，可以获得连续的基础温度水平。
各种温度传感元件可被用作温度传感器，包括热敏电阻、热电偶或RTD(电阻温度探测器)、铂丝、表面安装型传感器(surface mountedsensor)、半导体、测量表面温度的热电系统、荧光光纤、双金属装置、液体膨胀装置和状态改变装置(change-of-state device)、热通量传感器、晶体温度测定和可逆温度指示物包括液晶Mylar片。优选的温度传感器包括可从日本Shibaura购买的104JT型热敏电阻。
图13显示本发明的将发射器120连接到接收器130上的优选实施方案的结构图。发射器120优选包括芯片112，该芯片除了电源122、放大器(A)124、传感器126和天线128外，组装了微处理器(MCU)114、无线电频率发射器(RF)116和A/D转换器118，优选被固定在芯片内。示例性芯片包括：(1)rfPIC12F675F，(可购自Microchip Corporation，Arizona，USA)，这是MCU+ADC+433Mhz的发射器(2)CC1010，可购自挪威的Chipcon Corporation。
除了电源150和输入/输出单元(I/O)148和相关的调制解调器152、光收发器154和通讯部分156外，接收器130优选包括芯片RF收发器132(例如，CC1000可购自Chipcon Corporation)、微处理器单元(MCU)134、放大器和过滤单元(A/F)136、显示器138、时钟140、键盘142、LED144、扬声器146。
除了前述的可商业购买得到的RF发射器芯片外，各种装置可被用于传输方案中。一个简单的传输装置包括具有916.48MHz b的单信道发射器的仪器，并将温度读数以与读数成比例的频率发送给床边的接收器。热敏电阻电阻将会控制振荡器的频率，给RF发射器输入数据输入值。如果工作循环低于1％，可以采用318MHz波段。除了频率，可以采用周期测量技术。该模型采用单一无线电频率载波器作为信号传送器，用来源于转换装置的脑部温度信息调制该载波信号，该转换装置(例如热敏电阻)能够将其电特征改变为温度的函数。可以通过温度信息调制载波信号的频率或振幅，使得调频到该频率的接收器能够解调正在变化的载波信号，复原该缓慢变化的温度数据。
适合于传输来自支撑结构中的传感器的信号的另一种传输技术是线性调频装置。这种装置被激活时，发射器输出载波信号，该信号以ISM波段中的较低频率开始，并且缓慢地随时增加频率，直到达到最大频率。脑部温度信息用于修改线性调频的频率的变化率。接收器被设计来通过寻找两种或多种特定频率，非常精确地测量线性调频的输入值。当检测到第一种频率时，时钟测定共用时间，直到接收到第二种频率。因此，可以加入第三种频率、第四种频率等，以帮助排斥噪声。由于实际上所有的直接频率展布频谱发射器和跳频发射器(frequency hoppingtransmitter)在它们在整个ISM波段中随机分散，它们在正确时间真正生成“正确”顺序的频率的可能性是很低的。
一旦接收器测定目标频率之间的耗时，该时间是能够代表脑部温度的数值。如果预期的第二、第三或第四频率在“已知的”时间窗口中未被接收器接收，该接收器将会把最初输入值作为噪声摒弃。这提供一种展布频谱系统，采用广谱来传输信息，而以不同于来自ISM波段的其他使用者的预期噪声的方式来编码该信息。线性调频发射器的成本低廉，并且容易组装，脑部温度变换器(transducer)是控制频率变化率的活化元件之一。
用于本地报告的其他优选实施方案除了电源之外，还包括传感器、运算放大器(operational amplifier)(购自National SemicondutorCorporation的LM358)和LED。应当理解，运算放大器(Op Amp)可以用MCU替代，而LED用压电元件替代。
图14是显示支撑结构160的示意图，传感器158和MCU 164控制和/或调节单元162。MCU 164和单元162之间的通讯是通过有线168或无线地166来实现的。作为例子，而不是限制，示例性单元162包括汽车中的气候控制单元、自动调温器、交通工具的座位、家具、运动器械、衣服、鞋类、医疗装置、药泵等。例如，在运动器械中，MCU 164被编程来将温度水平传输给接收器单元162。运动器械单元162中的MCU被编程，按照由MCU164生成的信号调节速度和其他设定。
优选实施方案使得通过BTT部位上的支撑结构精确地安置传感仪器。支撑结构被设计来与BTT区域的解剖学标志相吻合，以保证传感器一直正确地被放置。眼角被认为是永久性的解剖学标志，即，在所有人中，它存在于相同的位置上。如本发明所证实，BTT区也是永久性的解剖学标志。为了方便一致地放置在BTT部位上，可以如图15A-15E中所示，使用支撑结构中的指示物。
图15A显示被放置在支撑结构172的外表面上的导向线170。导向线170对准内侧眼角174。传感器176位于导向线170的上方，在支撑结构172的外缘上，一旦支撑结构172的导向线170对准内侧眼角174时，传感器176被安置在通道的主要进入点上。因此，支撑结构可以被精确地和一致地以一定方式应用，使得传感器176一直覆盖在BTT区域上。
图15B显示贴片172的不同设计，具有对准内侧眼角174的相同导向线170，因此尽管设计上不同，可以一致地将传感器176放置在BTT区。
图15C是另一个优选实施方案，显示传感器176对准内角174。因此，在该实施方案中，不需要导向线，传感器176本身引导了安置。
在图15D中，贴片172的MCU 175和电池177位于BTT部位的外面，而传感器176精确地安置在BTT部位上。应当理解，可以利用支撑结构上的任何类型的指示物，以便正确地在BTT区进行安置，包括外部标记、叶状结构、支撑结构上的切口、对准内侧眼角的不同几何结构等。
图15E是另一个优选实施方案，显示传感器176的上边缘176a对准内角174，位于内眦区的下方，而微芯片控制器175位于内眦区的上方。支撑结构172具有几何学指示物179，由支撑结构172上的小凹陷组成。应当理解，作为支撑结构起作用的条带如粘性绷带具有与传感器相反的另一面和由可扯掉的片制成的硬件。传感器的一面首先被附着到皮肤上，任何多余的条带容易被扯掉。两种尺寸，成人的和儿童的，包括所有可能的使用者。
以贴片起作用的支撑结构的材料可以是柔软的，并具有如聚乙烯所具有的绝缘特性。取决于应用，多层结构的贴片从外侧到内部的皮肤包括如下：薄的绝缘层；双层泡沫粘合剂(聚乙烯)；传感器(热敏电阻)和Mylar片。传感器表面可以覆盖Mylar片，接着用泡沫的粘性侧面包裹。具有高热阻和低热传导性的任何柔软的薄材料优选被用作传感器和外部之间的界面，例如聚氨酯泡沫(K＝0.02W/m)。任何支撑结构可以组合优选的绝缘材料。
用于贴片的优选电源包括本发明公开的天然热电元件。此外，可以使用采用塑料组合如氟苯噻吩(fluorophenylthiophenes)作为电极的标准轻薄塑料电池，其是柔软的，使得可以更好地按照BTT部位的解剖学进行构造。另一种示例性的合适电源包括质轻的超薄固态锂电池，由半固体的塑性电解液(plastic electrolyte)组成，约300微米厚。
该系统具有两种模式：室温下，该系统是静止的，在体温下，该系统被激活。该系统还具有启动/关闭的开关，利用皮肤电阻产生电路，所以，仅当传感器被安置在皮肤上时，该系统才被激活。该贴片还具有一个内置的开关，其中剥除导电背衬(backing)，打开电路(垫)，启动该系统。此外，当从肌体上去除时，该贴片被放置在含有磁铁的容器(case)中。容器中的磁铁作为关闭的开关，当该贴片在容器中时，传输被终止。
图16A-16C是优选实施方案的示意图，显示佩戴了被组装成贴片的支撑结构180的人100。在图16A中所示的优选实施方案中，支撑结构180含有LED 184、电池186和传感器182。传感器182被安置在邻近于内侧眼角25的内眦区上方的主要进入点上。按照本发明的原理，当信号达到一定阈值时，LED184被激活。图16B是另一个优选实施方案，显示佩戴支撑结构180的人100，传感器180被安置在通道的主要进入点的大体区域上，支撑结构180的上边缘181对准内侧眼角25。支撑结构180含有一个延伸部分，被搁置在脸颊区域189上，装有用于无线传输的发射装置183、处理装置185和电源187。图16C是显示佩戴两个片状结构180a的人100的示例性优选实施方案，该片状结构由支撑结构180b和装载结构(housing structure)180c组成，通过导线192连接，优选是柔性电路。支撑结构180b含有被安置在BTT位置上的传感器182。装载结构180c包含前额21上的胶带，装载了处理装置183a、发射装置183b和电源187，将信号传输到单元194如移动电话。
图17是显示具有传感器182的支撑结构180的另一个优选实施方案的示意图，该支撑结构通过夹子196固定在鼻子191上。支撑结构180向上延伸到前额193。支撑结构180的装载结构195含有压力附着装置，如夹子196。前额上的装载结构197含有发射装置和电源。夹子196采用基于弹簧的结构196a，应用柔和的压力来将支撑结构180和传感器182固定在稳定的位置上。装载结构197还可以含有LCD显示器19。LCD 19具有使用者在镜子中进行观察的倒置图像，此外，LCD 19具有铰链或者可以被折叠以正确安置，使得使用者容易观察所显示的数值。
图18是另一个优选实施方案的透视图，显示佩戴由贴片组成的支撑结构180的人100，传感器182被安置在通道末端的皮肤上，通过导线199连接到解码和显示单元200上。支撑结构180具有对准内侧眼角174的可视指示物170。导线199在其第一个20cm上包括胶带201，最优选的连接到导线199上的胶带在来自传感器182的导线的前10cm上。
图19A1-19D是支撑结构180和传感装置182的优选几何学和尺寸的示意图。对于本发明的最佳功能来说，特定的几何学和尺寸的传感器和支撑结构是必须的。制定支撑结构180的尺寸和设计，以优化功能并与通道的不同部分的几何学和尺寸一致。
图19A1显示作为贴片的支撑结构180。贴片180含有传感器182。贴片180可能含有其他硬件或者仅仅是传感器182。示例性传感器182是扁平的热敏电阻或者体表放置的电热传感器。贴片的优选最大尺寸称作为“z”，等于或小于12mm，优选等于或小于8mm，和最优选等于或小于5mm。从传感器182的外边缘到贴片180的外边缘的最小距离称作为“x”。“x”等于或小于11m，优选等于或小于6mm，和最优选等于或小于2.5mm。用于说明性目的，传感器182具有不同的侧面，距离“y”对应于从传感器的外边缘到贴片180的外边缘的最大距离。尽管具有不同的侧面，最小距离“x”是优选实施方案的决定因素。应当理解，传感器182的整个表面可以用粘合剂覆盖，因此在传感器和支撑结构的外边缘之间没有间距。
包括传感器的表面接触BTT部位的皮肤的示例性实施方案用Mylar制备。Mylar表面包含传感器本身，在其接触皮肤的表面上具有粘合剂。在这种情况下，支撑结构包括一片胶或者粘合剂，可以相对于传感器本身平齐构建。因此，在图19E中，支撑结构171由一片胶固定的传感器182组成，并置在BTT区上。传感器182包括Mylar，热敏电阻、热电偶等，传感器182优选在支撑结构171如一片胶或任何支撑结构的边缘，而所述传感器182优选还用一片绝缘材料173在其外表面进一步绝缘，例如聚乙烯。
如图19A2中所示，传感器182在其表面具有粘合剂，以被固定到皮肤11上。然后，根据本发明的原理，将该传感器应用于BTT部位上。优选距离“x”等于或小于2.5mm，使得精确地将传感器182最佳地安置在通道的主要进入点上，从而可以最佳地获得信号，这被用于需要最精确的测量值的应用中，例如在监控手术操作的过程中。虽然贴片可以被用作优选尺寸描述的支撑结构，应当理解，按照本发明的原理，相同的尺寸可以被应用于任何任何支撑结构中，包括夹子、内眦垫、头戴的饰品等。
图19B是具有扁平传感器182的圆形贴片180的示例性实施方案。优选尺寸“x”和“z”相同地应用于图19A1中。图19C是具有珠型传感器182的贴片的示例性实施方案。优选尺寸“x”和“z”相同地应用于图19A1中。图19D是具有传感器-芯片15的示例性实施方案。传感器芯片15包括传感器被集成为芯片的一部分，例如专用集成电路(ASIC)。例如，传感器芯片15包括传感器15a、处理器15b和发射器15c。优选尺寸“x”相同地应用于图19A1中。其他硬件如电源27可以被装载在支撑结构180中，支撑结构具有称作为“d”的大尺寸，只要保持尺寸“x”，尺寸“d”不影响其性能。
支撑结构和传感器被改进来与通道的几何学和尺寸相匹配，进行接触测量或非接触测量，其中传感器不接触BTT部位的皮肤。
图20A-20C显示按照本发明的优选尺寸“x”。如图20A所示，从支撑结构的外边缘180a到传感器182a的外边缘的距离为11mm。优选地，如图20B所示，从支撑结构的外边缘180a到传感器182a的外边缘的距离为6mm。最优选地，如图20C所示，从支撑结构的外边缘180a到传感器182a的外边缘的距离为2.5mm。
传感器182相对于内侧眼角184的优选位置被显示在图21A和21B中。支撑结构180安置传感器182，对准内侧眼角184(图21B)。优选地，如图21A所示，支撑结构180将传感器182安置在内侧眼角184的上方。
被组装成贴片和夹子的支撑结构的优选实施方案优选被用于医院环境下和卫生保健场所，包括连续监控发热或温度峰值。组装成内眦垫或头戴饰品的支撑结构优选用于监控体温过高、体温过低和业余运动员、职业运动员、军人、消防员、建筑工人和其他高强度职业的水合状态、职业安全，和用于防止由于太阳光的热损伤引起的皱纹形成。
图22A-22C是显示佩戴支撑结构的人100的优选实施方案的透视图，该支撑结构被组装成眼镜206的内眦垫204。在图22A所示的优选实施方案中，内眦垫204含有传感器202。连接臂(connecting arm)208将内眦垫204连接到眼镜架206上，与常规鼻垫212相邻。传感器202被安置在邻近内侧眼角210的内眦区的上方。
图22B是显示佩戴组装成内眦垫204的支撑结构的人100的示例性优选实施方案，传感器202被集成到特别构建的眼镜框216中，含有LED228、230。构建连接左边的透镜边缘222和右边的透镜边缘224的连接片220，并安置在比常规眼镜结构的透镜边缘222、224更高的位置上。由于连接片220的位置较高和镜框216的特定结构，左边透镜边缘222的上边缘被安置在比眉毛226稍高的位置上。该结构使得内眦垫204被安置在BTT部位上，而LED228、230对准视轴线。内眦垫204的臂232可以是弹性的和可调节的，用于正确地将传感器202安置在BTT部位的皮肤上，用于在不需要测量时从BTT部位上移开。LED 228是绿色的，而LED 230是红色的，并且当信号达到一定阈值时，所述LED 228、230被激活。
图22C是显示佩戴支撑结构的人100的示意性优选实施方案，支撑结构被组装成具有传感器202的内眦垫204。来自传感器的信号202由装载在眼镜腿236中的发射器234无线传输。接收单元238接收来自发射器234的信号，用于处理和显示。示例性接收单元238包括手表、移动电话、寻呼机、掌上电脑等。
图23A-23B显示组装成改进的眼镜244的鼻垫242的支撑结构的可替代的实施方案的透视图。图23A显示含有改进的鼻垫242的眼镜244的透视图，具有传感器240和处理器241、汗液传感器246和由眼镜腿250固定的电源248，和由眼镜腿254固定的发射器252，所有这些进行电连接。改进的鼻垫242由上方具有角样延伸部分243的特大型鼻垫组成，将传感器240安置到通道末端上。
图23B是显示含有特大型改进的鼻垫258的眼镜256的示意图，具有由眼镜腿262固定的传感器240、汗液传感器260，由眼镜腿266固定的发射器264。按照本发明的尺寸和原理，改进的特大型鼻垫258优选测量其上方258a的12mm或更大范围，在其外边缘含有传感器240。
如图24中所示，本发明的另一个优选实施方案，提供固定内眦垫260的护目镜268，适合于将传感器262、264安置在皮肤的通道部位上。如所示，护目镜268还固定传输装置261、电源263、本地报告装置265如LED和用于远程报告的天线267。天线267优选被集成为护目镜268的透镜边缘269的一部分。
如图25中所示，在内眦垫272中，其他与通过传感器270生成的信号相关的装置包括电源开关274、代表模选器的设定开关276、用于信号的无线传输的发射器278、扬声器282、压电装置283、输入装置284和处理装置286。优选通过眼镜框280的任何部分来固定装置274、276、278、282、284和286。应当理解，除了用于有线传输信号的导线外，各种装置、开关和可以存储数据、时间的控制装置和其他多功能开关可以被组装在仪器中。
图26A显示由眼镜292的内眦垫290、289固定的传感器299、300的优选实施方案的后视图，除了发射器288、汗液传感器294和被布置在眼镜腿295中的导线296和所述眼镜292的透镜边缘293之外，还包括透镜边缘297和显示器298，被连接到显示装置296上。
图26B是眼镜292的正视图，该眼镜包括汗液传感器294、发射器288和被布置在眼镜腿295中的导线296和眼镜292的透镜边缘293，被连接到显示装置上。在该实施方案中，汗液传感器294产生指示汗液中的物质的浓度的信号(例如9mmol/L的钠离子)，被显示在左侧的显示器296上，由内眦垫290固定的传感器300产生一个信号，指示例如98°F的脑部温度，被显示在右侧的显示器298上。汗液传感器可以是多孔的或微孔的，使得在测量化学成分时，优化液体通过传感器。
可以采用各种显示装置和用于正确聚集的相关透镜，包括液晶显示器，LED，光纤，显微投影仪，血浆测定装置等。应当理解，显示装置可以被直接附着到透镜上，或者是透镜的主要部分。还应当理解，显示装置可以包括包含在透镜边缘中或者在透镜边缘外的分开部分。此外，两个透镜和在透镜边缘293、297中保持的显示器296、298可以用单一的单元来替换，在使用或不使用透镜边缘293、297时，该单一单元可以被直接附着到眼镜292的框架上。
图27是另一个优选实施方案的透视图，显示三片支撑结构304，优选提供被改进来作为可互换的连接片的内眦垫连接片。该实施方案包括三个片。片301包含左边透镜边缘301a和左边眼镜腿301b。片302包含右边透镜边缘302a和右边眼镜腿302b。片303称作为内眦片连接，包含眼镜303a和眼镜的垫结构303b的连接桥。垫片303特别地被改进来提供内眦垫306，将传感器308安置在BTT部位上。参照本实施方案，使用者可以购买根据本发明的三片眼镜，其中连接器303具有传感功能，因此，成本较低。但是，三片眼镜304提供了用具有传感功能的连接器303替代无传感功能的连接器303。如图27中所示，具有内眦垫306和传感器308的连接器303还包括无线电频率发射器301和电池312。因此，连接器303提供所有必需的硬件，包括用于传感、传输和报告信号的装置。任何本领域已知的附着装置可以被使用，包括加压装置、滑动装置、别针等。
如图28A中所示，另一个优选实施方案提供安置传感器316的可移动的内眦片314。如所示，眼镜318的连接桥320以可拆除的方式被连接到内眦片314上。眼镜318还包括由前部分311固定的汗液传感器322、324和由眼镜腿313固定的发射装置326。眼镜318的前部分311定义为前额部分并延伸穿过佩戴者的前额，含有汗液传感器322、324。汗液流过传感器322、324的膜，到达电极，产生与存在于汗液中的分析物的含量成比例的电流。
图28B是可移动的内眦片314的后视图，显示可视报告装置323、325，例如在左臂内的绿色LED和红色LED，以及被改进来安置在通道末端上的传感器316，和用于电连接内眦片314的左臂329和右臂328的导线326。图28C可移动的内眦片314的正视图，显示左臂329中的电源330、发射器332和传感器316，和用于电连接内眦片314的左臂329和右臂328的导线326。内眦片314可以用不传感的常规鼻垫来替代，该鼻垫具有与内眦片314相同的大小和尺寸，以与图28A的眼镜318的连接桥320充分吻合。可移动的内眦片除了LED外，还具有用于显示数值的内置LCD显示器和/或RF发射器。因此，可移动的内眦片一种或多种报告装置，被集成为单一的传感和报告单元。
图29是被组装成眼镜的夹式结构340的支撑结构的优选实施方案的后视图，包括附着装置338如钩子或磁铁，传输装置342，处理装置344，电源346，装配在三轴可转动的结构349上以正确地被安置在BTT部位上的内眦垫348，和传感器350。夹式结构340被改进以装配在常规眼镜上，将内眦垫348固定在常规的眼镜的鼻垫的上方。
传感的内眦垫优选被连接到附着结构上，如眼镜，不依赖于装配在所述眼镜上的专门连接或附着装置的存在，例如凹槽、别针等。该实施方案提供在各种类型或品牌的附着结构中广泛使用传感的内眦垫的手段。图30显示内眦垫352的正视图，包括粘性背衬354，将垫352固定到附着结构如眼镜上或者另一个支撑结构上。粘性表面354被改进以与眼镜面积相匹配，将内眦垫352固定到所述眼镜上，该面积如对应于眼镜的常规鼻垫的面积。内眦垫352以完全独立的单元起作用，含有传感器356，电源358和报告装置360，通过导线361、362进行电连接。报告装置360包括用可视装置(例如LED)，音频装置(例如压电的声音芯片或扬声器进行本地报告，和用无线传输进行远程报告。
图31A是被组装成眼镜380的支撑结构的可替代实施方案的顶端视图，该眼镜在常规鼻垫366、376中具有孔364、365，用于固定专门的内眦垫。眼镜380包括被布置在眼镜380的框架的右边透镜边缘371中的导线368，用所述导线368将装载在右边眼镜腿369内的发射器370连接到鼻垫366上。眼镜380还包括被装配在左边透镜边缘365上的导线363，用所述导线363将装配在左边眼镜腿374上的发射器372连接到鼻垫376上。图31B是支撑结构380的部分的放大透视图，在常规鼻垫376中具有孔365。图31C是有孔364的常规鼻垫366的侧面视图。图31D是被装配到常规鼻垫366的孔364中的内眦片382的侧面视图。
图32A是佩戴包含眦内帽390的支撑结构的人100的透视图，眦内帽被固定在常规的眼镜394的鼻垫392的上面。图32B是眦内帽390的透视后视图，显示传感器396、发射器芯片398和用于将帽390固定在鼻垫上的开口(opening)397。
图33A是被固定在鼻垫392上的眦内帽390的透视图。眦内帽390含有传感器396，发射器芯片398和开口397。图33B是显示眦内帽390被固定到鼻垫392上所最后结果的透视图
本发明提供特定的鼻垫，将传感器正确地安置在BTT部位上。图34是改进的左侧可转动鼻垫400的透视图，鼻垫被改进来将传感器安置在通道末端的皮肤上，包括具有传感器401的鼻垫402、臂404和装载传动装置(gear)的盒体(house)406，该传动装置使得可以如转盘一样转动鼻垫，以将传感器401安置在被确定为1和2的不同通道区域上。位置1将传感器放置在内眦角上，接近通道主要进入点的大体区域，位置2将传感器放置在正好在通道主要进入点处的内眦角的上方。该实施方案使得可以自动激活传感系统，并且利用如图1(鼻子是黑色的)和图2(鼻子是紫色和蓝色的)所见的鼻梁的温度低的事实。当垫处于其静止的位置(“零”)上时，传感器保持在温度为35.7℃的低温位置上，对应于鼻子上的鼻垫的常规位置。在位置“零”时，传感器处于睡眠模式(35.8或更低的温度)。将传感器移动到热的区域，如大体区域(位置1)或者主要进入点(位置2)，自动地激活传感器，进入活化模式并启动传感功能。
应当理解，按照本发明的原理，众多的特殊鼻垫和内眦垫可以被使用，包括使垫能够完全或部分地折叠的轴枢铰链，在沟槽中使用弹簧、轴枢、滑板的自调节垫等，以及能够适应不同种族的解剖学变化的自调节装置。应当理解，最优选通过连接到透镜边缘的上面部分或者在从透镜边缘的上边缘开始的6mm内，将改进的鼻垫优选高高地安置在眼镜架上。
可以使用各种材料，包括具有超级粘性的材料，紧密地将传感装置并置在BTT部位上。各种具有超级弹性特性的金属线被用作铰链装置，以正确地将传感装置安置在BTT部位上。内眦垫可以用柔软的合成树脂材料制备，例如硅橡胶、导电塑料、导电弹性体材料、金属、柔韧材料等，以正确地被安置到内眦区的BTT部位上，实现适当的功能。还应当理解，内眦垫具有适合模压的弹性特性，包括当被重压时仍处于去除压力时的应力形状的材料。具有形状记忆的任何类型的橡胶、硅树脂等也可以被用于内眦垫和改进的鼻垫中。
通过大量减少或消除干扰成分，提供高的信号噪声比，改进传感器以捕获来自BTT的热辐射，本发明提供准确和精确地测量生物学参数所需的装置，包括用光学装置如红外光分光镜(infrared spectroscopy)测量体内的化学成分。而且，本发明的通过增强信号的仪器和方法，使得可以用各种技术和使用不同类型的电磁辐射，获得临床上有用的读数。除了近红外分光镜外，当采用其他形式的电磁辐射如中红外辐射、无线电波阻抗、光声光谱学、Raman光谱学、可见光谱学、紫外线光谱学、荧光光谱学、散射光谱学和偏振光偏振转，以及其他技术如荧光(包括Maillard反应、光诱导荧光和紫外线诱导葡萄糖荧光)、比色、折射率、光反射、热梯度、消弱的全内反射、分子铭记等，本发明获得了良好的结果和较高的信号噪声比。被改进来在BTE(脑热能)通道部位捕获热能的传感器提供了使用电磁装置测量生物学参数的最佳手段。BTE通道是生理BTT的物理等价物，在此被用于表征通道的物理特性。BTT和BTE通道在皮肤上的几何学和尺寸是相同的。
BTE通道的如下特征使得可以最佳地获得信号。BTE通道末端的皮肤很薄。如果皮肤厚，那么辐射不能穿透并到达被测量的物质。BTE通道的皮肤在其整个表面上一致地具有恒定的厚度。存在于其他皮肤区域上的任意厚度的皮肤使得不能获得所需的精确性。BTE通道没有脂肪。被反射和传输的信号的强度在不同患者之间变化很大，取决于个体的体格特征，例如脂肪含量。BTE末端的血管很浅，是末端血管并且没有动静脉回路。在其他部分皮肤上，深层血管定位很深，在不同人之间，其位置和深度都变化很大。BTE通道无光散射元件覆盖在其末端，例如骨骼、软骨等。热辐射不必穿过软骨或骨骼，以到达被测量的物质。皮肤上的BTE通道末端具有特定但是固定的几何学，用永久性的解剖学标志充分地划定。在肌体的其他皮肤表面上，热量源和探测器的位置之间的不一致性是误差和可变性的重要来源。
在所述发射相互作用并被所测量的物质吸收后，远红外辐射分光镜测量自然的热量发射。本发明提供一种热稳定媒介，可忽略数量的干扰成分和薄皮肤是来自BTE通道的热发射到达探测器之前所要跨越的仅有结构。因此，当将从BTE通道发射的热能转换为被测量的物质的浓度时，其正确性和精确度很高。
BTE通道的天然光谱发射根据化学物质的存在和浓度而改变。根据Planck法则，可以计算所发射的远红外热辐射和预定量的热辐射。通过测量感兴趣的物质的条带外的热能吸收，可以计算基准强度。通过比较BTE通道部位的测量值和预测值，可以通过分光镜装置来确定感兴趣的物质条带中的热能吸收。然后，根据所吸收的热能的含量，将该信号转换为物质的浓度。
被改进来探查BTE通道的传感器提供了用于测量感兴趣的物质的手段，利用BTE通道发射的自然的脑远红外辐射，以及应用体内Beer-Lambert法则。来自BTE通道部位的表面的红外能量的光谱辐射对应于化学物质的光谱信息。38℃照射下的这些热发射包括4,000-14,000nm的波长范围。例如，葡萄糖强烈的吸收约9,400nm条带的光线。当在BTE通道部位发射远红外热辐射时，葡萄糖将会吸收对应于其吸收条带的辐射部分。在BTE通道中的热封闭和热稳定环境中，葡萄糖对热能的吸收与血糖浓度成线性相关。
支撑结构包括至少一个从红外到可见光的辐射源和用于收集生成的辐射的探测器，辐射源在BTE通道中与被测量的物质相互作用。
本发明提供用于测量生物学参数的方法，包括在BTE通道部位测量红外热辐射，生成代表辐射强度的输出电信号，转换生成的输入值，和将转换的输入值发送给处理器。处理器被改进来提供对信号的必要的分析，以确定被测量物质的浓度，和显示结果。
本发明包括优选地将近红外能量导向BTE通道末端的皮肤表面上的装置，用于分析反射系数或者背向散射光谱并将其转换为被测物质的浓度的装置，和用于将光源和探测器或装置安置在邻近于BTE通道部位的皮肤表面上的支撑结构。
本发明还提供用于确定物质浓度的方法，所述方法包括将电磁辐射如近红外线导向BTE通道部位的皮肤上，检测来自所述BTE通道部位的皮肤的近红外能量，获得生成的光谱，生成该检测的电信号，处理该信号，根据所述信号报告感兴趣的物质的浓度。本发明还包括用于将光源和探测器安置在稳定位置上的装置和方法，辐射被导向和从中接收辐射的表面具有稳定的压力和温度。
本发明还包括使用内眦垫引导红外能通过鼻子的装置，用于将辐射源和探测器直接相反放置的装置，和用于分析被传输的生成光谱和将被传输的生成光谱转换为所测量的物质的浓度的装置。本发明还提供用于测量生物学参数的方法，所述方法包括用内眦垫引导电磁辐射如近红外通过鼻子，收集从所述鼻子上辐射近红外能，获得生成的光谱，生成该检测的电信号，处理该信号，根据所述信号报告感兴趣的物质的浓度。本发明还包括用于将辐射源和探测器安置在稳定位置上的装置和方法，辐射被导向穿过的表面具有稳定的压力和温度。
本发明还包括用于收集来自BTE通道的自然远红外热辐射的装置，用于安置辐射收集器来接收所述辐射的装置，用于将所收集的来自BTE通道的辐射转换为所测量的物质的浓度的装置。本发明还提供用于测量生物学参数的方法，所述方法包括用来自BTE通道的自然远红外热发射作为测量感兴趣的物质的生成辐射，收集生成的辐射光谱，产生检测的电信号，处理该信号并根据该信号报告被测量物质的浓度。
根据在BTE通道处测量的物质的含量，激活包括灌流泵的药物分发系统，例如，当需要正常化人造胰腺的葡萄糖水平时，自动地注射胰岛素。
任何可以通过电磁装置分析的存在于血液中的物质，都可以在BTE通道中被测量。例如，但是不是限制，这些物质可以包括外源化学物质，例如药物和酒精以及内源化学物质如葡萄糖、氧、乳酸、胆固醇、碳酸氢盐、激素、谷氨酸盐、尿素、脂肪酸、甘油三酯、蛋白质、肌氨酸酐、氨基酸等。数值如pH也可以用反射光谱学计算，pH与光吸收相关。
根据图35，显示了本发明的优选反射测量仪器的透视图。图35显示光源420例如红外LED与光探测器422并列放置，布置在支撑结构426中，支撑结构如内眦垫或改进的眼镜的鼻垫，所述光源420与BTE通道430的皮肤428并置，将辐射424导向BTE通道430。光源420将辐射424传递到BTE通道的皮肤428上，由于与被测量的物质432相互作用，该辐射被部分地吸收，产生衰减的辐射425。然后，部分辐射424被物质432吸收，从BTE通道430发射的生成辐射425被光探测器422收集，并被处理器转换为物质432的血液浓度。薄皮肤428是唯一介于辐射424，425和被测量物质432之间的组织。检测所收集的光衰减倍数，测定物质432的浓度，光衰减是由被测物质的信号被吸收造成的。
由于红外LED能够发射已知强度和波长的光线，尺寸小、成本低，而且光线可以被精确地传递到部位上，红外LED(波长特异性LED)是该实施方案的优选光源。光源420优选至少发射一种近红外波长，但是可替代地，可以采用大量不同波长。光源发射辐射424，优选在750和3000nm之间，包括象征被测物质432的吸收光谱的波长。优选的光探测器包括偶联到放大器上形成集成电路的具有直径400微米的光敏面的半导体或光电二极管。
图36显示佩戴支撑结构434和光源436和探测器438的人100的示意图，探测器被改进以采用光谱传输装置来测量生物学参数。光源436和光探测器438被直接相反地安置，使得辐射源436的输出在被探测器438接收之前穿过含有正待测物质440的鼻子界面442。光探测器438收集被引导穿过鼻子界面442的最终穿透辐射。各种LED和光纤被布置在支撑结构434如内眦垫、眼镜的鼻垫和框架中，优选被用作光源436的光传输和光探测器438。
支撑结构434如内眦垫的臂是可移动的，被调节到不同的位置上，产生固定或可变的光程(optical path)。优选测量的物质包括氧和葡萄糖。脑维持恒定的血流，而末端血流根据心输出量和周围环境而变化。存在于生理通道中的氧含量反映中枢的氧化状况。生理通道中的氧监控代表肌体的总体血液动力学状况。可以对许多危笃状态如脓血症(散布性感染)或改变肌体大部分的血液灌流的心脏问题进行监控。BTE通道内的氧能够持续地监控血液灌流，早期检测血液动力学的变化。
图37是本发明的另一个优选实施方案的横截透视图，利用来自BTE的热辐射。图37显示装载热红外探测器444的支撑结构450，具有一个滤光器446和传感元件448，所述传感元件448优选为热电堆，对BTE通道454自然发射的热红外辐射452响应。支撑结构450被改进，具有传感装置448，具有对应于BTE通道454末端处的皮肤462的几何学和尺寸的视野。支撑结构450提供与皮肤462接触的壁456、458，所述壁构成一个腔460，该腔含有已经穿过薄皮肤462的热辐射453。
例如，由于葡萄糖分子中的吡喃环的碳-氧-碳键，在BTE通道454的热封闭和热稳定环境中以9,400nm条带发射的38℃的光谱辐射被葡萄糖根据葡萄糖浓度含量以线性方式吸收。最终辐射453是热发射452减去被物质464吸收的辐射。最终的辐射453进入红外探测器444，生成对应于所述最终辐射453的光谱特征和强度的电信号。然后，根据被吸收的热能量相对于物质464条带外的参比强度吸收，将最终辐射453转换为物质464的浓度。
在本发明中公开的相同原理可被用于近红外传输测量，以及用于连续波组织血氧定量，血球容积、血细胞和其他血液成分的评价。所测量的物质可以是内源的如葡萄糖或外源的如乙醇和药物包括光敏药物。
大量支撑结构能够将传感器安置在BTT部位上，测量生物学参数。因此，图38是显示人100的可替代的实施方案的侧面视图，采用头部佩戴的饰品470作为支撑结构，安置在BTT部位的皮肤上，具有导线478和传感器476。微电子包472含有传输装置、处理装置和电源，被布置或装配在头带470上，头带470提供来自微电子包472的导线478，以与BTT部位的皮肤上的传感装置476连接。
应当理解，传感装置是支撑结构的集成部分，或者被连接到任何支撑结构上，例如采用常规的紧固件包括螺钉、别针、夹子、榫接(tongue-groove relationship)、联锁件(interlocking piece)、直接连接(directattachment)、粘合剂、机械连接等；所述支撑结构包括贴片、夹子、眼镜、头戴饰品等。
给传感系统提供电能的各种装置已经公开。BTE通道还提供一种用于自然生成电能的新途径。因此，图39是由BTE通道生成热电能以给传感系统提供能量的优选方案的示意图。本发明的发电机将来自通道的热量转化为给系统提供动力所需的电力。热电模块被集成到支撑结构中，给传感系统提供动力。热电模块优选包括热电堆或热电偶，包括不同的金属线，形成接触。当热量从通道散发出来穿过热电模块时，产生电流。由于BTE通道被低温的区域环绕，电荷分布在由BTE通道的温度产生的热电流的表面和界面上，Seebeck效应提供生成动力的手段，存在温度梯度时，诱导电动势(emf)。
因此，图39显示被保持在不同温度下的金属线A470和金属线B472的连接T1和T2，将连接T1放置在通道的主要进入点，而连接T2放置在低温区域如鼻梁(图1B中标注为蓝色或紫色，在本文被称作蓝-紫鼻子)。金属线A 470和B 472由不同金属制备，由于热量梯度，电流从热区域流向冷区域，电流大小位热电势的比率。电势U为U＝(Qa-Qb)*(T1-T2)，其中Qa和Qb表示金属A和金属B2的热电系数(热电能)，而T1表示BTE通道的进入点的温度，T2表示蓝-紫鼻子的温度。所产生的热电能能够给传感系统提供动力，插入到系统中的电容器474用于控制和存储能量，而MCU 476被改进来控制测量、处理和传输信号所需的能量传递。
应当理解，可以采用将来自BTE通道的热能转换为电力的其他装置。还应当理解，眼球表面和眼睛的肉阜具有热量梯度和Seebeck效应，但是由于配件和导线接触眼球表面和/或从眼睛处伸出，使人感觉十分不舒服而且引起感染，因此，与采用BTE通道末端的皮肤相比，其更不令人期望。还应当理解，低温端包括任何相对冷的物品，包括眼镜框以及空气。
大量在本发明中公开的支撑结构包括眼镜容易被改变来不现眼地提供本发明的动力生成系统，例如采用支撑结构如眼镜，用内眦垫将热连接安置BTE处，而用常规的眼镜的鼻垫将冷连接安置在鼻子上。还应当理解，利用脑热能的动力生成系统被设计来给本发明的传感系统提供动力，任何其他电装置可以被改进来供应来源于脑热能通道的能量。
其他实施方案包括用支撑结构将传感器安置在动物的BTT部位。可以实现任何有用的应用，包括通过检测排卵期来提高人工授精，通过连续监控脑部温度来监控兽群的健康状况，分娩检测等。
因此，图40是显示动物101的优选实施方案的透视图，传感器480被安置在BTT部位上，导线482将传感器480与动物101眼袋486中的微电子包484连接，微电子包含有传输装置、处理装置和电源。来自微电子包484的信号优选以无线电波489传输。来自包484中的发射器的信号被传送到GPS项圈，使得可以通过GPS装置确定具有所述动物所处位置的高温动物。一旦通过传感装置480确定脑部温度升高，高温信号激活GPS项圈，以定位受影响的动物。可替代地，当接收到异常信号时，接收到电波489的远程无线电站会激活GPS系统。在这种情况下，包484中的发射器仅将信号发射给远程站，而不向GPS项圈发射信号。
图41A是便携式支撑结构490的透视图，安置传感器492以与BTT部位的皮肤494接触，测量生物学参数。被组装成具有接触传感器492的温度计的支撑结构490由第二个人17拿着，以将传感器492安置在皮肤494上，进行测量。图41B是便携式支撑结构496透视图，具有安置非接触传感器498如热电堆的壁500，传感器具有完全或部分地与BTT末端的皮肤区域的几何学与尺寸相匹配的视野。被组装成红外温度计的支撑结构496由第二个人105拿着，以安置传感器498，并测量生物学参数。应当理解，虽然按照本发明，可以将红外探测器对准BTT部位，由于周围温度的影响，所测量得到的温度在临床上是无用的。因此，支撑结构496含有壁500，该壁产生使来自通道皮肤热辐射到达传感器498的限定空间。支撑结构的壁500被改进以与通道的几何学相匹配，提供由传感器表面492组成的边界的腔499，皮肤区域493以与图37所描述相似的方式被所述传感器498探查。
至此，参考图42A和42B，图42A是显示在此也被称作盒体(housing)的支撑结构496的示意图，盒体496含有窗口502和辐射传感器504，延伸部分510被固定到盒体上以适合在BTT区域进行温度测量。在优选实施方案中，延伸部分510具有壁500，并且基本上是圆锥形的，被固定到盒体496上，以如图41B所示，适合手持105。为了测量温度，使用者105将延伸部分510安置在邻近BTT部位，使得延伸部分510的壁500贴靠在BTT区域，辐射传感器504探查BTT区域。图42B是显示形成腔499的延伸部分510的壁500的示意图，其中从BTT区域518的皮肤508发射的热辐射506被辐射传感器504接收。BTT区域506被薄皮肤和非BTT区域512的脂肪环绕。BTT温度测量值从含有在盒体496的辐射传感器504的输出值中获得。盒体496中的电子元件514将接收到的辐射转换为温度水平，显示在如图41B中示例性说明的装载显示屏(housing display)516上。
辐射传感器504通过红外辐射透明观察窗502探查至少BTT表面皮肤区域508的一部分，检测来自BTT皮肤表面508的红外辐射506。辐射传感器504优选是一种热电堆，但是也可以采用其他的辐射传感器，例如焦热电探测器或者检测来自被评价表面的热通量的任何其他辐射传感器。示例性的窗口502的材料包括硅和锗。传感器504优选被安装在延伸部位510上，该延伸部分被加工成与BTT区域508的尺寸和几何学相匹配。延伸部分510容易被安置，使得仅BTT 518末端的皮肤区域508被辐射传感器504探查，其中皮肤区域508处于基本上与脑相同的温度。一旦处于传感器504探查BTT皮肤区域508的位置上时，按下按钮522以开始测量，盒体496中的处理器514确定脑部温度，并在连接到发出音频信号的语音装置524上的液晶显示器516上显示数值。用一次性盖子来覆盖与皮肤接触的仪器的任何部分。
虽然根据海绵窦和脑部血液的温度，BTT通道末端的温度基本上与脑部温度相等，可以采用不同的数学计算和手段来确定BTT区域的温度，包括动脉热量平衡、静脉热量平衡和周围温度。应当理解，BTT探测器含有测量周围温度的传感器，而所述被测量的周围温度被用于计算受试者的温度。
BTT区域的温度被用作一种参比值，用于校准在BTT区域外的其他肌体部分所获得的测量值。BTT通道的电等价物是高电压低电流的区域，其中代表温度的电压在通道的两个末端实际上是相等的。BTT末端的高灌流在所述BTT末端的末端的皮肤上保持高温。
本发明还提供用于检测体温的方法，包括提供在温度检测过程中安置在邻近BTT的温度探测器，和根据在BTT区域感觉到的辐射确定温度的步骤。应当理解，探测器可保持在一个位置上或者在BTT区域周围移动，确定具有最高温度的表面。
检测体温的另一种方法包括步骤，用温度探测器扫描BTT区域以及头部或对侧BTT区域的其他区域，选择最高温度，优选通过将处理器装配在BTT探测器中，扫描右侧和左侧BTT区域，确定和选择最高温度来选择最高温度。
确定BTT区域中的最高温度点的另一种方法可以通过，用辐射探测器扫描BTT区域，改进处理器来选择最高读数，并用声音信号来指示该读数。温度探测器20对每个峰值读数提供一种听得见的蜂鸣声。
图43A-43C是显示盒体496末端的锥形突出部分510的直径的优选实施方案的图表，该延伸部分与BTT部位518的皮肤508接触。应当理解，尽管延伸部分可以采用任何形状，但是延伸部分优选采用圆锥形，安置了辐射传感器来探查BTT区域。杯520在其末端具有等于或小于BTT区域的外径。在图43A中，为了使辐射传感器504探查BTT部位508的大体区域，杯520的末端524的优选外径等于或小于13mm。在图43B中，为了使辐射传感器504探查BTT部位508的大体主要进入点，杯的末端524的优选外径等于或小于8mm。在图43C中，为了使辐射传感器504探查主要进入点，杯520的末端524的优选外径等于或小于5mm。应当理解，虽然辐射传感器和延伸部分的优选几何学是圆的，具有完全的圆锥形，可以采用任何其他形状的辐射传感器和/或延伸部分，包括卵圆形、正方形、矩形等。应当理解，优选选择直径和几何学以与BTT区域相匹配。还应当理解，传感器504的尺寸被改进以与杯520的尺寸相匹配，以探查皮肤508的区域。
根据本发明的另一个方面，延伸部分被改进以被固定到眼睑上。盒体496的延伸部分510与皮肤508接触的部分具有与眼睑轮廓相匹配的内凹面。可替代地，圆锥形延伸部分510与皮肤508接触的部分具有与内眦区和内侧眼角上方的上眼睑相匹配的凸面。
还应当理解，儿童使用的尺寸为约成人规格的尺寸的2/3，少儿使用的甚至为成人规格的一半或更小。因此，儿童使用的延伸部分的外径的优选大小为：对于辐射传感器探查大体区域，延伸部分的优选外径等于或小于9mm用于探查BTT的大体区域，等于或小于6mm用于探查BTT的大体主要进入点，等于或小于4mm用于探查BTt的主要进入点。
除了延伸部分510的末端524优选为圆形外，图44A和44B显示非接触传感器的延伸部分510的末端524的可替代几何学和形状，所述传感器探查至少BTT区域邻近于眼睛526的眼角528的部分。在图44A中，延伸部分510的末端524的外形显示为卵圆形。图44B显示了椭圆形、香蕉形或半月形的延伸部分510的末端524，用于探查内眦区和上眼睑区域。
图45A和45B显示含有接触传感器的支撑结构的示例性几何学和形状，所述传感器被安置在BTT区域的皮肤上。图45显示棒状温度传感器530的示意性前视图，该传感器被含有在贴片532中，被垂直地安置在接近于内侧眼角538和鼻子537的BTT区域534上，软线536从传感器530的远端(distal end)伸出。图45B是图45A的侧视图，显示具有软线536的传感器530，含有在邻近眼睛539的贴片532中。传感器被放置在贴片的中央，其中测量直径小于11mm的区域。
图46A-46D示例性地显示内眦垫或改进的鼻垫的几何学和形状，以及它们与内侧眼角的关系。图46A显示改进的鼻垫540的前视图，传感器542位于所述鼻垫540的中央，其中传感器542被安置在接近于内侧眼角544和鼻子546的BTT区域的皮肤上。图46B是眼545和鼻子546以及改进的鼻垫540的侧面图，传感器542被安置在BTT部位上。图46C显示改进的鼻垫550的正视图，传感器552位于鼻垫的外缘，鼻垫被安置在接近于内侧眼角554和鼻子556的BTT部位的皮肤区域上。图46D是显示眼555和鼻子556以及改进的鼻垫550的侧面图，传感器552被安置在BTT部位上。
应当理解，虽然延伸部分是传感器不与皮肤接触的优选实施方案，也可以使用被改进以接触BTT区域的皮肤的红外传感器探头。
如今，对于本发明的热成像系统，图47是显示本发明的红外成像系统的优选实施方案的示意性结构图。图47显示BTT ThermoScan 560，包括照相机562、微处理器564、显示器566和电源568。该系统还包括持有者软件(proprietary software)和被定制以精确测量和绘制BTT区域的软件。BTT ThermoScan 560包括具有透镜574的照相机562，含有用于优化图像获得的镜子、滤光器和透镜的光学系统572，和在此也被称作为辐射传感器或辐射探测器的光探测器570，用于在远红外范围内量化和记录能量通量。显示器单元566显示通过照相机中的透镜574探查的BTT的热图像。本领域已知的辐射探测器的材料被用于光探测器570中，包括合金铟-锑化物、汞-镉-碲化物、铜掺杂的锗、硅化铂、钛酸钡锶(BariumStrontium Titanate)等。
红外辐射探测器将包括BTT区域的入射辐射转换为被放大的电能。探测器570对红外辐射响应，提供从BTT区域和BTT区域的周围区域接收到的热能的强度相关的输出信号和离散点。
离散点被拍照，而各个点来源(point source)必须具有足够能量来刺激辐射探测器材料释放电子。可以采用任何的点大小(point size)，优选具有直径为1和2mm的尺寸。当采用1.3mrad的角度时，BTT ThermoScan能够从距离探测器1m距离的直径约1mm的点大小上捕获瞬时图像。应当理解，可以采用最佳捕获BTT图像的任何空间分辨率，但是优选在1.0和1.6mrad之间。BTT ThermoScan 560的照相机562具有适合探查BTT区域的视野。离散点进一步被转换为脸部的图像，包括内侧眼角和上眼睑处的BTT区域。BTT ThermoScan的筛选功能基于BTT区域的温度，绝对温度，或者BTT区域相对于参比值的示差温度。
对热辐射的电反映以强度被显示在监视器上，强烈信号产生如图1A所示的明亮(白色)点，所述白点代表来自来源的最大辐射能。在图1A中，来源是人脸，而最大辐射强度存在于BTT区域内。对于显示屏进行校准，产生了从黑暗(等温线0)到明亮(等温线1)的连续灰度梯度。各个点进行数字存储，用于进一步处理和分析。
应当理解，可以采用本领域知晓的各种透镜、棱镜、滤光器、Fresnel透镜等来改变视角或者优化信号获取，以及捕获来自脸部和BTT区域的热能通量。BTT ThermoScan 560的透镜优选与人脸或者被探查的BTT区域的平面垂直。
BTT ThermoScan 560中辐射探测器材料优选对具有8-12μm的波长的辐射敏感，BTT ThermoScan 560具有2-5℃的温度跨度(span set)，非常敏感，被改进以在1m的范围内辨别0.008-0.02℃内的温度。温度测量基于具有内置电子元件的放射装置或者使用参比如黑体进行示差。虽然系统可以是未冷却的，但是为了最大化探测器的效率和获得最佳的信号噪声比，可以采用固态装置，液氮，压缩氩气、压电成分的蒸发等。
许多能够检测红外波的辐射探测器正被开发，包括硅的、固态系统和微测辐射热仪(microbolometer)，以及所有新的或将被开发的所述系统被用于本发明的仪器中，检测来自BTT的热辐射，在监视器中显示相应的BTT图像。
示例性红外探测器系统包括微测辐射热仪，其用硅材料或者含有对温度敏感的耐热材料的集成电路制造，耐热材料吸收红外辐射，例如氧化钒。来自BTT区域的入射红外辐射被微辐射热仪吸收，在阻抗和温度上产生相应的变化。各种微辐射热仪作为像素起作用，电阻上的变化产生对应于来自BTT区域的热辐射的电信号，该信号被显示在计算机的屏幕上。
BTT图像的显示是本发明的优选实施方案，但是本发明还以不显示图像方式来实施。来自BTT的辐射可以被前述辐射传感器获得，可以用参比值，根据由辐射传感器产生的电信号来计算BTT区域的温度。根据本发明的原理，可以使用检测来自BTT区域的热辐射和/或温度的任何装置。
除了容易处理BTT区域外的皮肤表面的温度外，如在图1A和1B的照片中描述的屏幕上的图像所示，显著较低的温度存在于BTT外的区域中。当BTT外的所述区域用于传感热辐射和/或测量温度时，BTT区域外的较低和更加不稳定的温度导致产生临床上不显著的温度水平或热成像。
应当理解，各种信号调节和处理用于将BTT区域外的温度区域与对应于BTT区域的数值相匹配，那些方法也在本发明的保护范围内。在温度测量过程中，还可以采用BTT区域外的图像来获得较高的精确性水平，BTT区域外的图像看起来比BTT区域更像一个斑点(blur)和包括BTT区域的图像的叠印。按照本发明的原理，还可以将BTT区域外的辐射模式与BTT区域相比，而不需要生成BTT区域的图像，以进行正确和精确的温度测量，以及对肌体的热量状态进行评价。用于温度评价或热量状态评价的任何方法或装置，基于存在于BTT区域的温度水平和热辐射，生成或不生成图像，都落入本发明的保护范围内。
图48是显示被改进来用于机场580的本发明的热成像系统560的示意图，包括红外照相机582、处理器584和显示器586，被装配在机场580的支撑结构588中。照相机582扫描存在于人脸591的内侧眼角590中的BTT区域，将输出信号提供给处理器584。当经过的人592、593看向镜头或者被照相机582拍摄时，输出信号是与人脸591中的BTT 590的热辐射能量特征相关的电信号。处理器584处理输出信号，使得BTT区域594的图像由显示器586如计算机的监视器加工形成。
示例性地，乘客592看向照相机582，传感来自BTT区域590的热辐射，为使照相机582精确地拍摄BTT区域590，佩戴眼镜的所述乘客582必须摘除眼镜。如果某人经过照相机582，而未获得BTT 590的热成像，将会激活警报器。同样地，如果某人的温度扰动，指示温度扰动的警报器会被激活。
图49是显示被改进以用于任何场所中的本发明的热成像系统560的示意图，该场所人群聚集，例如电影院、会议、大型运动场、音乐会、内部预映、学校等。在图49中，BTT Thermoscan 560的红外照相机596位于上述场所的入口处，而人598将他们的证件或入场券出示给管理员(agent)602，BTT ThermoScan 560扫描人598的脸部，捕获热成像600和BTT通道的温度，被显示在远程的计算机显示器604上。照相机596具有可调节的高度和追踪头部的跟踪系统，因而所述照相机596能够安置自身以传感来自不同距离和不同高度的人598的热辐射。还应当理解，BTT Thermoscan 560可被用于任何场所，包括眼镜店，来调节传感器在眼镜中的安置。
具有战略意义的场所，如政府大楼、军事基地、法院、某些工厂等也将从筛选温度扰动中获益。如图50中所示，警卫606站在红外探测器照相机608的旁边，照相机传感来自BTT区域的热辐射，并且优选在其盒体612内包括插卡孔(card slot)610。虽然显示了警卫606，但是本发明的BTT ThermoScan可以在无防备的入口处工作。在这种实施方案中，BTT热成像560作为自动开启一扇门614的钥匙。因此，职员616在插口610处扫描其公司识别卡(Company Identification card)，然后，仪器会提示使用者看向照相机608，以捕获BTT区域的热成像。如果BTT的温度在可接受的限度内，ThermoScan 608的处理器会被改变以开启门614。如果BTT温度显示出指示可能感染的发热时，则指示职员去找护理人员。这在处理食物产品的场所中极大地有助于安全程序，在该场所中，一位患有接触传染疾病的职员会污染整批食物产品。
图51是用于监控在体育运动如运动会、军事训练等的过程中的体温扰动的本发明的另一个实施方案的示意图，显示红外热探测器620传感来自运动员624的热辐射622。热辐射探测器620包括含有红外传感器628的探测器头部626，数码照相机630和一组光线，指示运动员的热量状态的红光632、黄光634和绿光636，用红光632指示会降低运动员的安全性或机能的温度，红光632闪烁指示超出安全水平的温度，黄光634指示边界温度，绿光636指示安全温度水平，绿光636闪烁指示最适的热量状态或机能增强。红外传感器628检测热辐射622，如果红光632被激活，数码照相机626会对该场景拍照，确定处于中暑或热量疾病(heatillness)的危险中的运动员的数量。红外探测器620还包括处理信号的处理器638，和有线或无线传输信号的发射器640。应当理解，可以采用较宽的视野来同时获得多个BTT信号，如来自第二位运动员642的BTT辐射被红外探测器头部626传感。
现在参考图52A，该实施方案的BTT ThermoScan优选包括微型固态红外探测器650，被装配在交通工具654的挡板652上，传感来自驾驶员656的BTT的热辐射，由装配在交通工具仪表板中的处理器658监控周围辐射，确定驾驶员656是否处于温度扰动(体温过高或体温过低)的危险中，温度扰动妨碍智力和体格功能，会引起意外事故。除了驾驶员656的BTT部位的温度可以被用于气候自动控制和交通工具654的座位温度的控制。当BTT部位的图像指示高的体温时，空调被自动地启动。
图52B是由探测器650产生的图像的代表，显示显示器662上的BTT区域660。图48是由本发明的红外成像系统产生的示例性图像的代表。图52B是正视图，显示人脸和显示在显示屏662上的BTT区域660以及存在于人脸的BTT区域外的其他区域，例如前额664、鼻子666和面颊668。请注意，图1B显示显示在屏幕上的BTT的大体进入点的几何学的真实照片，图4A显示人脸和显示在屏幕上的BTT区域的侧视图。
图53显示本发明的示例性方法，用流程图来表示。应当理解，可以采用各种硬件、固件和软件配置进行各种信号处理和调节，来实施该方法，因此，在本文中描述的步骤仅用于说明，而不限制本发明的保护范围。优选的实施方案包括检测来自来源的热辐射，该来源包括至少BTT区域的一部分(步骤670)。在步骤672中，生成来自辐射源的图像，辐射源包括至少BTT区域的一部分。在步骤674中，显示步骤672生成的图像。步骤676从步骤674显示的图像中确定温度水平。步骤678确定，在步骤676中鉴定的温度是否与温度目标(temperature target)相匹配。该温度目标指示温度扰动或者指示需要改变交通工具的气候控制水平。鉴于温度扰动，如果发生并且在BTT处检测到的温度与存储的目标温度相匹配，则在步骤680中激活警报器，提示受试者发生温度扰动(例如发热，体温过高和体温过低)，在步骤670中继续处理。如果不存在匹配，则步骤678行进到下一个步骤670中的操作。
为了强化由BTT ThermoScan生成的图像，该方法还包括将红外探测器的视野与BTT区域对准，和在BTT区域的热检测过程中去除眼镜。
图54A是另一个优选实施方案的透视图，显示佩戴由贴片组成的支撑结构680的人100，传感器680被安置在通道末端的皮肤上，通过导线684连接到头盔686上，头盔上含有解码和处理硬件688、发射器702和显示单元704。示例性头盔包括本领域知晓的用于体育、军事、消防等的训练的头盔。可替代地，如图54B中所示，支撑结构包括具有警报灯702的眼部佩戴物700，眼部佩戴物700的传感器710通过导线704连接到头戴饰品如头盔706上。传感器710具有一个弹簧装置709的臂708，将传感器710安置和挤压在BTT区域的皮肤上。
现参考图55，温度传感器710被佩戴在面具714的鼻子部分(nosepiece)712，该面具如消防面具。来自面具714的导线716以绝缘的方式布置，例如被安置在面具714的结构和将面具714与气袋722相连的通气管718中。导线716将传感器710连接到位于气袋722中的无线电发射器720上。可替代地，导线716被布置在通气管718的外面。面具714中的警报灯724提示消防员高温或低温。
图56A是显示BTT进入点检测系统的图形，该系统对肌体表面中具有最高温度的区域响应，包括温度传感器730、放大器732、处理器734和寻呼机736。处理器734被改进来驱动寻呼机736在高温时发射高频音调，和在低温时发射低频音调。用传感器730扫描BTT区域，使得可以精确地定位BTT的主要进入点，BTT的主要进入点对应于在扫描过程中生成的最高频率的音调。用于检测BTT的主要进入点的另一个优选实施方案包括用光线警告系统替代发出声音或振动的蜂鸣器或寻呼机。示例性地，图56B显示笔740、装配在面板(board)746上的LED 738和装配在所述笔740上的LED 739、传感器750和处理器742。导线744将笔740连接到面板746上。处理器742被改进来激活灯738、739，在扫描BTT区域的过程中，发现最高温度。例如，如图56B中所示，笔740可被装配在邻近销售TempAlert体温计752的搁架(shelf)748的面板746上，使得消费者可精确地定位BTT的主要进入点。笔740的传感器750可以例如是非接触传感器(例如电热堆)或者接触传感器(例如热敏电阻)。
还可以自动地进行BTT的主要进入点的检测。因此，图57显示放置在BTT上的4×4的传感器阵列760。传感器阵列760含有16个温度传感器，测量BTT部位的温度。阵列760中的每一个传感器T1-T16提供一个温度输出值。传感器阵列760被连接到微处理器754上，微处理器被改进来鉴定传感器阵列760中具有最大温度输出值的传感器，最高温度对应于通道的主要进入点。例如，温度传感器T6761被确定为提供最大温度输出值，然后显示传感器T6的温度。处理器754连续地以自动的方式搜索传感器阵列760中的最大温度输出值，连续地显示最大温度。
图58A是一种可替代的实施方案，显示由一片被浇铸成与BTT区域吻合的硅树脂组成的支撑结构758，所述支撑结构中含有导线769和传感器770。图58B显示具有被安置在BTT区域775上的传感器770的支撑结构758，导线769从硅树脂结构758的模制片延伸到前额773。现参考图58C，支撑结构758可替代地包括由Mylar表面762组成的多层结构、具有导线769的传感器770和杯状硅树脂片774，硅树脂片包囊传感器770，使得可以正确和稳定地将传感器770安置在BTT区域。
本发明的还有一个目的是，提供处理和/或预防温度扰动的方法和装置。如图2B中所示，除了BTT的入口外，脑在所有侧面中是完全绝热的。BTT是热能通道，其中热能双向流动，因此，可以通过在BTT的入口处体外放置呈递或去除热量的装置，从脑中去除热量或者将热量呈递给脑。因此，图59显示用将热量携带到脑的箭头780和从脑中去除热量的箭头782表示的热能双向流，通过热量存储区域786发生热量流向脑和离开脑784的分布，图2B中所示的所述热量存储区域在脑的中央。来自热存储区域786的表现为冷或热的血液的热能通过血管788分布在整个脑组织784中，用于处理和/或预防体温过高(中暑)或体温过低。
因此，本发明的另一个目的是，提供新式的和新颖的BTT热量垫(thermal pad)，用于将冷或热应用于BTT区域来冷却和加热脑部。
本发明的还有一个目的是，提供新式的和新颖的用于覆盖BTT区域的入口的BTT热量垫，其可能延伸到脸部的其他区域。但是，由于脑在除了BTT入口外的所有其他侧面被绝热，冷却仅仅是体外的，未能到达脑，尽管体外的冰凉感觉，脑仍处于“煎炸”的温度下。鉴于此，优选实施方案包括覆盖脸部的延伸的BTT热量垫，其中仅BTT区域暴露在寒冷中，而覆盖脸部的延伸BTT热量垫的剩余部分是绝热的，防止袋中放置的凝胶或冰块升温。BTT热量垫容器包括覆盖在其各个部分上的辐射热反射膜，以及覆盖在相同或其他部分上的绝热体，一起促进定向冷却。因此，当BTT被冷却时，仅由BTT引导的热量被吸收。
应用于BTT区域的BTT热量装置促进选择性的脑冷却或选择性的脑加热，分别用于处理体温过高和体温过低。脑是对热量引起的损伤最敏感的器官，可以在体温降低过程中通过BTT施加热量或者在体温升高过程中去除热量来保护。由于其他肌体部分的温度不必被改变，冷却和加热是选择性的，当冷却脑来治疗患有卒中或任何脑疾病的患者时，这是特别重要的。脑组织的大部分是水，可以采用公知的基于BTU(英制热量单位)的公式，精确计算冷却或加热脑所需的热量去除或应用。BTU是将1磅水升高1°F所需的热能含量，当1磅水降低1°F时，释放1BTU。
用于治疗性处理脑中过度发热或者过度寒冷的BTT热量垫优选包括具有基本上是逗点状、香蕉状或回飞棒状的形状的袋子，所述袋子与整个BTT入口处于完全覆盖的关系，所述袋子包括外壁和内壁，构成一个封闭腔室来填充冰块、凝胶样材料、固体材料等，用于冷却或加热覆盖BTT入口的BTT皮肤区域。
一种示例性脑冷却或脑加热装置包括热和冷的垫或包，被改进来与BTT入口的特定几何学相适合和匹配，包括优选为弹性和密封的垫，所述垫中有凝胶，所述凝胶由水、防冻剂和增稠剂的混合物组成，所述防冻剂选自由丙二醇、甘油以及它们与其他化合物联合的混合物组成的组，所述其他化合物如多聚丙烯酸钠、苏打的安息香酸盐、安息香酸氢氧化盐(hydroxibenzoate)和它们的混合物。任何其他包括硝酸铵与水的组合的冷却或加热装置或者化学混合物和凝胶被用作冷却剂，以及加热剂如铁粉、水、活性碳、蛭石、食盐和Purge天然矿物粉的组合。那些化合物可购自许多销售商(例如，Becton-Dickson的商品名ACE)。
图60A显示优选双BTT热量垫的图解视图，双BTT热量垫在此也被称作BTT冷/热包790，邻近于眼睛798、802，包括右侧和左侧的双袋系统792、794，通过连接器796连接。图60B更加详细地显示单袋BTT冷/热包装置810的透视图，用应用于左侧的装置来表示，优选包括通常的逗点状、回飞棒状或香蕉状的垫，该垫在其末端812以常规的方式密封，以封装一定量的凝胶样材料800，该材料充分填充垫814，使所述垫814与眼睛和鼻子间的隐窝中的BTT区域的特定局部解剖学紧密吻合。图60C是显示延伸部分816的反面视图，延伸部分与含有凝胶800的垫814的BTT区域的凹陷相吻合。该装置在此被称作为BTT冷/热垫或BTT冷/热包。还参考图60C，显示BTT冷/热包装置的透视图，其显示为被加工成以枕头样构造，使得可以将BTT冷/热包塑型(molding)到BTT区域中。
使用中，可以将BTT热量垫放置到冰箱或其他冷却装置中用作为冷敷(cold compress)，或者放到热水中用作热敷。BTT热量垫优选包括柔韧的弹性塑料包膜(envelope)。BTT热量垫中的材料优选是凝胶，其在大的温度范围内保持其凝胶样稠度。存在许多凝胶，可以被冷却至冰冻，而在升温时吸热。有大量不同类型的这种凝胶。它们中的一些冷冻成固体，一些在0°F时仍然是柔软的。还可以使用冰袋(Cold pack)如冷冻的水-乙醇混合物。可替代地，BTT热量包包括具有内壁和外壁的袋子，在内部用塑料衬里，构成了一个通过袋的开口填充冰块的腔室。在这种情况下，该袋优选用橡胶材料来密封。
虽然弹性材料被描述是用于容纳凝胶的优选材料，应当理解，可以使用任何材料或织物，包括乙烯树脂(vinyl)、棉花、人造丝、热塑性塑料、合成聚合物、这些材料的混合物等。BTT垫结构的大小和形状被改进以与眼睛和鼻子之间的凹陷的特定解剖学相吻合，以与BTT入口的特定几何学相匹配。
任何本领域知晓的冷却或加热装置可以被用于BTT垫处理装置中，包括流过管道的热水或冷水，该管道被改进来将热量携带或呈递到BTT区域。该管道可被装配在任何头部饰品或者眼镜框中，汲取装置被装配在头部饰品或眼镜中，提供通过管道的连续水流。BTT垫被连接到管道上，管道具有连接到头部饰品或眼镜的水温控制和循环单元上的连接器。热水和冷水通过管道循环，这些管道相通，从BTT呈递或去除热量。
弹性条带(Elastic band)或钩环紧固件用于将BTT垫固定在位置上。在此提及的支撑结构的任何一种用于将BTT垫固定在位置上，包括一块胶。例如，BTT垫包括夹子样装置，或者BTT热量垫被固定到眼镜的框架上。眼镜的鼻垫或者改进的眼镜的鼻垫包括用于给BTT传输或从BTT中去除热量的冷却或加热装置。BTT热量垫包括装配在该垫上的手柄，可以用手拿住或者用手放置在BTT区域，例如，在比赛的休息期间，由参赛人员拿着来降低脑的温度，或者在冬季竞赛中用于温暖滑雪人的脑。
一种可替代的实施方案包括连接到头部饰品上的BTT热量垫，供应水分来通过蒸发以冷却BTT区域。在这种情形下，通过对头巾和前额以及佩戴者头部的上面部分进行蒸发冷却来产生冷水。
任何冷却或加热装置被用于冷却或加热BTT区域，选择性地冷却或加热脑，优选采用一种可模压装置，该装置与BTT入口区域的解剖学相适应，具有冷却或加热BTT入口处的皮肤的定向温度控制特性。用于加热或过度加热或者用于冷却的装置中的任何一种，包括本领域已知以及Abreu在美国专利6,120,460；6,312,393和6,544,193和Abreu的其他未决专利中所描述的电的、芯片、半导体、聚合物等，被改进用于支撑结构中，用于安置在BTT入口和用于冷却或加热脑，美国专利6,120,460；6,312,393和6,544,193在此完全引入作为参考。
本发明在包装装置(packaging arrangement)中提供可模压的BTT热量垫或BTT热量包，具有不同的热传导率和热反射特性，以延长其有效冷却/加热时间。BTT热量垫或BTT热量包的结构和材料使得可以进行塑形，并将其保持在眼睛和鼻子之间的皮肤的BTT部位上。在此公开的材料能够在-10℃-140℃的范围内的温度下保持其弹性可塑性。
参考图61，显示BTT热量包820的一种可替代实施方案的正视图，包括具有凝胶800的包822，所述包具有两个部分，第一部分824被安置在BTT 824的主要部分，含有最大含量的凝胶800，第二部分826被安置在BTT的外围部分，含有较少量的凝胶。
图62显示含有凝胶800的BTT热量包的横截视图，所述包在其末端832、834处封闭。
应当理解，还可以采用环绕眼睛的环形或者包括脸部/前额的其他部分的形状，只要构建和并置BTT热量包的部分到BTT区域上。优选形状和尺寸与在此描述的BTT区域的特定几何学相匹配。
图63A显示松弛状态的BTT热量包830的优选实施方案，包括优选由硬橡胶或塑料制造的硬的上面部分836，连接到由软塑料制造的包838上，所述包含有凝胶800，在外部压力作用下可变形。如图63B中所示，在压缩时，BTT热量包830在硬的上面部分836的相反端具有中央形成的凸起形状842，用箭头844表示，以与人100的眼睛852和鼻子854之间的BTT解剖学相吻合。
BTT热量包优选是可模压的，容器或包采用可变形并且在使用温度范围内易曲折的材料构造，以与BTT区域的解剖学相吻合。包中的中央凸起区域使得可以与BTT入口处紧密地相互作用和进行热能转移，但是还应当认识到，BTT冷/热包的凸起部分的特定形状本身可以依照种族群体稍加改变。
图64A显示具有位于BTT部位858的枕头样构造的BTT热量包850的人100的头部856的侧面横截视图。构建BTT热量包，与BTT部位保持密切地并置。图64B是示于图64A中的BTT热/冷包850的正视图，位于邻近左眼862的BTT部位858上。
图65显示BTT热量包860的透视图，包括含有凝胶800的包864和用于将BTT包860手持在BTT部位的棒866。图66显示双袋BTT热量包870的正视图，具有通过柔软的导线876、878连接到棒880上的袋872、874。
图67A显示BTT热量面具880，具有眼睛开口844和鼻子开口886，由含有凝胶800的小袋(pouch)组成，包括与BTT区域的解剖学相匹配的袋888、890。面具880的剩余部分包含平面区域892。平面区域892优选是绝热的，允许定向的热能流，使得凝胶800仅接触BTT区域的皮肤。图67B是面具880的横截侧视图，显示具有袋888、890的小袋894和剩余的平面区域892。
图67C是具有小袋895、896的BTT热量面具898的透视图，使得使用者897佩戴时可以密切地并置到BTT区域。
图68A显示通过由使用者903佩戴的眼部佩戴物902组成的支撑结构被应用于BTT区域的BTT热量包900的透视图。图68B是具有双袋932、934的BTT热/冷包930的正视图，袋932、934用于右侧和左侧的BTT，通过臂936连接，臂936作为一个夹子，将热/冷包固定在使用者938的BTT上。
根据本发明的原理的脑冷却或脑加热装置包括热的和冷的垫或包，被改进以与BTT入口的特定几何学相吻合和匹配，由优选的柔软和密封的垫和所述垫中的凝胶组成，接触皮肤的表面具有充分凸起的形状。因此，图69A是BTT热量包910和膨胀凸起部分906的侧面视图，膨胀凸起部分搁置在皮肤上并与BTT的解剖学相吻合。图69B是BTT热/冷包910和膨胀凸起部分906的后视图，膨胀凸起部分搁置在皮肤上，与BTT的解剖学相吻合。图69C是BTT热/冷包910和基本上平坦部分912的平面透视图，平坦部分912朝向外面并且不接触皮肤。图69D是被应用于使用者911的BTT区域的具有凝胶909的热/冷包910的透视图。
适合与BTT部位的特定几何学以及具有循环水的区域的解剖学相匹配的管道被用于选择性地冷却或加热脑。
根据所用的化学化合物例如加热试剂，BTT热量包可以包括一个袋，以避免与皮肤直接接触，防止对皮肤的任何热损伤。
应当理解，可以采用在此描述的支撑结构例如眼镜和任何头戴饰品，将组合的温度传感器和BTT冷/热包实施和安置在位置上。眼镜的鼻垫组合了热量流传感器，用于确定热量被降低的速度有多快。例如跨越一薄片Mylar的梯度指示热量流的方向。还应当理解，眼镜的右侧鼻垫具有温度传感器，左侧具有冷却/加热装置，根据右侧测量的温度施加或去除热量。
还应当理解，许多变化形式对于本领域技术人员来说是显然的，在本发明的保护范围内。例如，可以将传感器放置在BTT部位上，接着将胶带放置在所述传感器的上面，将传感器固定在BTT部位的位置上。因此，在本实施方案中，传感器不必具有粘性表面，也不需要永久性地连接到所述传感器上的支撑结构。
大量具有非接触或接触传感器的手持装置能够测量BTT处的脑部温度，进行单次或连续测量，在此被称作脑部温度计(Brain Thermometers)或BrainTemp装置。因此，图70显示探查BTT入口1004的红外传感器1002的阵列1000，被装配在盒体1006中，该盒体含有以一种方式汇集传感器阵列1000上的辐射1010透镜1008，例如传感器阵列1000仅探查BTT入口1004的皮肤，而微处理器1012被改进以选择由阵列1000中的红外传感器1002读取的最大温度值，最大值被显示在显示器1014上。阵列1000的示例性红外传感器包括热电堆、热电偶、焦热电传感器等。处理器1012处理信号，并在显示器1014中显示由阵列1000中的传感器1002测量的最大温度值。图71A显示包含非接触测量系统的另一个实施方案，除了连接到外部模块1017的导线1015外，该系统包括盒体1022，含有单个红外传感器1018(例如，热电堆)、用于将BTT区域1004的辐射1010汇集到传感器1018的透镜1016、发射器1019和用于根据周围温度调节温度读数的周围温度传感器1020，以及处理信号和显示温度值的处理装置1012和显示装置1014，外部模块包括被改进来进一步处理信号的处理器1013，例如处理分光镜测量值、化学测量值和温度测量值，所述模块1017还被改进来显示和传输通过处理器1013计算得到的数值，包括无线传输和通过分布式计算机网络(distributed computer network)如国际互联网进行传输。如图71B中所示，按照本发明和图71A的笔样系统的一种替代，包括膨胀部分1024，在末端1030具有充分凸起的形状，与皮肤1026接触并与BTT入口1028的皮肤1026的凹陷解剖学相匹配。接触皮肤1026的膨胀凸起末端1024有助于伸展皮肤1026，使得在特定皮肤条件下具有较高的辐射发射率，使系统在任何类型皮肤上在最佳条件下测量BTT区域的皮肤的温度。
用于探查来自BTT的热辐射的示例性透镜系统包括，用于在传感器尖端距离BTT入口的皮肤1英寸处读数的示例性25透镜，以及用于读取来自BTT皮肤与传感器尖端之间的3英寸距离的辐射的100传感器阵列。优选5度视野，最优选2-3度视野，和甚至1度视野被用于观察BTT的主要进入点。红外传感器的光点直径(观察区域)优选直径在1-20mm之间，最优选直径在3-15mm之间，使当所述传感器瞄准BTT入口区域时，红外传感器接收来自BTT入口区域的辐射，BTT入口区域对应于图1A的明亮点和图1B中的红黄区域。应当理解，红外装置(热电堆)被放置在任何距离，读取BTT入口区域的温度，只要传感器以探查BTT入口区域的方式被安置，用透镜将辐射汇集到温度传感器上。
阵列被改进来获取BTT区域的温度。所获取的温度信号少于整个脸部，不是脸部的温度，也不是前额的温度。温度信号来自BTT，BTT是环绕内侧眼角和眉毛下方的上眼睑的中间部分的特定几何学的特殊区域。该所述来自BTT的温度信号可以通过接触传感器(例如，热敏电阻)、非接触传感器(例如热电堆)和红外热成像来获得。该所述温度信号可以被输入到处理器中，作用于如图73中所述的去除或转移热量的产品。所述产品被所测量的温度水平激活，所述温度水平通过手持单一的测量装置、连续的温度测量装置和本发明的装置的任何一种在BTT处测量。此外，温度水平信号能够激活另一种装置，和激活所述装置的功能。通过手持装置测量的温度水平可以通过无线或有线传输装置自动传输给接收器。
图71C显示包含非接触测量系统的另一个实施方案，除了处理信号和显示温度值的放大器1040、处理装置1042和显示装置1044外，该系统包括含有单个红外传感器1034(例如，热电堆)的盒体1032、装载窗口1039和腔1038的柱形延伸部分，用于将BTT区域1004的辐射1010汇集到传感器1034，传感器1034位于柱形延伸部分1036的窗口1039外约3cm处。柱形延伸部分的横向尺寸小于3mm，优选小于2.5mm，最优选小于2.0mm，任意为圆柱体、长方形或正方形。
可回收的标尺1046被装配在盒体1032中，所述标尺的尖端搁置在脸部，用于保证盒体相对于BTT处于正确的距离和方向上，以最佳地探查BTT区域。应当理解，任何用于通过传感器最佳探查BTT的测量和定位装置可被使用，并且在本发明的保护范围内。应当理解，用于在传感器和BTT之间建立固定关系的任何定位装置在本发明的保护范围内。
图72是优选被用作通过用接触温度传感器接触BTT的皮肤的单一测量的另一个实施方案的透视图。因此，图72显示具有传感器1052(例如，热敏电阻)的笔样盒体1050，传感器被绝热尖端1054包裹，尖端具有充分凸起的外部形状，以与BTT区域吻合，还包括将传感器1052连接到处理器1056上的导线1055，处理器与LCD显示器1058、LED 1060和压电装置1062存在电连接。使用中，传感器1052接触BTT进入区域1004的皮肤，产生对应于温度的电压，该电源被输入到处理器1056中，随后在测量时期中获得最大温度时，激活LED 1060和装置1062，接着在显示器中显示该温度。传感器1052和包裹尖端1054用一次性的帽覆盖，该帽具有与凸起尖端1054相吻合的凸起外表面。
来自传感器1052的温度信号被转换成音频信号，由压电装置1062发出，所述音频与所测量的温度水平成比例。此外，当使用者扫描BTT区域时，盒体1050中的处理器1056被改进来禁闭最大音频信号(代表最高温度)。而且，当达到最大温度水平时，盒体1050中的LED 1060被激活，然后，该数值被显示在显示器1058上。
应当理解，按照本发明的原理，可以使用任何以直接或间接方式传输热量或从肌体去除热量的产品。因此，图73显示包括传感装置的其他示例性实施方案，传感装置表现为非接触传感装置1070，如装载在手持装置中的热电堆，或者接触传感装置1072，如装载在贴片中的热敏电阻，传感装置测量BTT区域的温度，通过先前所示的有线或无线传输装置连接到一种产品上，如床垫1078或项圈1080，所述产品1078和1080能够改变自身的温度或者该产品附近的温度。示例性实施方案包括床垫1078，其被改进以通过电装置来根据从温度传感器1070和1072上接收到的信号来改变其温度，温度传感器1070和1072测量BTT区域和环绕颈部的产品如项圈1080的温度。产品1078和1080分别具有弯曲的管道1074和1076，其中流动冷水或热水，用于从肌体上去除热量或由床垫1078给肌体呈递热量，或者通过项圈1080给颈部和头部呈递热量，所述床垫1078的水系统具有阀门1082，所述项圈1080的水系统具有阀门1083，分别由处理器1084和1085控制。床垫1078的处理器1084和项圈1080的处理器1085被改进来根据由传感器1070和1072测量的BTT的温度水平来开启或关闭阀门1082或1083。温度传感器1070和1072的信号控制阀门1082和1083，当来自传感器1070或1072的信号指示高体温(例如，温度等于或高于100.5°F)时，阀门开启使冷水填充床垫。同样，当来自传感器1070或1072的信号指示低体温(例如温度低于96.8°F)时，来自所述传感器1070和1072的信号开启阀门1082和1083，使温水填充床垫1078和项圈1080。应当理解，任何外衣、妆饰、衣服、头盔、头戴饰品、眼部佩戴物、帽子等，可以作为一种产品，其中根据BTT区域的温度，热量被去除或者被转移，使佩戴者达到热量舒适度。还应当理解，测量BTT的温度的任何传感器，接触的(例如，热敏电阻)或非接触的(热电堆或热成像传感系统)，被用于控制产品去除或转移热量到肌体或身体部分(physical matter)上。还应当理解，产品包括能够根据对应于BTT入口的环绕内侧眼角和眼睑的皮肤温度，将热或冷的液体呈递到患者的血管中的输注通路(infusion line)。其他示例性产品包括鞋类、具有加热或冷却系统的地面、吸电材料(electrical draping)、内嵌式温热装置等。
在使用接触皮肤的接触传感器的实施方案中，探头的头部用一次性的帽子覆盖，例如一片聚合体，优选具有良好的热传导性，根据本发明的原理和公开的内容，一次性的帽子的形状与各种探头的形状相匹配。
除了测量、存储和传输生物学参数外，各种本发明的仪器如贴片、眼部佩戴物、环形物、接触透镜等包括身份和历史记录的获得和存储装置，用于存储使用者的身份和历史数据，优选采用可编程的可擦写的电子模块，其中数据可以被改变、增加或者从模块中删除。身份和历史数据单独或者与生物学数据(例如脑部温度和化学测量值如葡萄糖水平和抗体的存在)一起，优选通过无线传输被传输到监控站。因此，图74显示动物使用的用于生物学监控、身份和历史数据的仪器和系统的示意图。应当理解，所公开的系统被应用于人以及动物。
图74是用于四腿生物的优选实施方案的示意图，显示一种示例性综合系统，包括：眼环(eye ring)发射装置1501，所述眼圈(eye loop)或者眼环(eye ring)1501优选包括天线1500，传感器1502，微处理、传输和记忆模块1504和电源1503，所述环被放置在眼睛中，优选在眼袋(eyelid pocket)1516的眼部外围；项圈1520，所述项圈1520优选含有电源1506，微处理、传输和记忆模块1508和GPS传输系统1510，通过无线电波1512与轨道运行的卫星1514联系，模块1508在双向通讯中通过无线电波1522与环1501的模块1504联系，给环1501提供动力并收集来自1501的数据，通讯中的所述模块1508通过无线电波1511与外部无线电接收站1509和接收天线1513联系；外部放置的接收器1518和天线1519，其接收来自环1501的模块1504的信号；和定位在例如连接到计算机1526的饲养室(feed lots)中的外部天线1524，所述天线1524在双向通讯中与环1501的模块1504联系。
各个眼环1501具有独特的序列号，永久或者临时地植入远方的动物中。在每次传输中，发送24小时的温度记录，最优选为每天6-12次。独特的单因子统计学的广播网络结构使得，所有的兽群共用一种频率和一套数据接收器。接收器被设计来接收来自牲畜眼环的遥感单元网络的温度遥感数据，并传输给收集计算机，用于存储、显示和监控。
虽然各种通讯和动力系统被显示在图74中，应当理解，该系统可以仅用一种仪器来工作，例如环1501将信号发送给接收器1518和天线1519，用于进一步加工和显示，或者优选环1501将数据传输给项圈1520的模块1508，模块1508作为加强无线电发射器，将信号传输给天线1513和远程站1509，用于处理、监控和显示该数据。
应当理解，除了具有作为电源的电池的有源系统外，可以使用无源系统，其中环1501由外部电源供给动力，例如由项圈1520或天线1524提供的电磁感应。还应当理解，可以使用包括由电池1503组成的电源和模块1504的无源系统的杂合系统，其中模块1504含有用于接收来自项圈1520的模块1508的电磁能的天线。在该实施方案中，系统的有源部分利用由电池1503提供动力的模块1504中的记忆，收集来自传感器1502(例如，热敏电阻)的数据，并将数据存储在模块1504的记忆芯片中。当四腿生物经过连接天线1524例如被放置在饲养室的天线时，模块1504中的含有天线的无源系统也可以被激活。当环1501中的无源系统1504与饲养室中的外部天线1524相连接时，存储在环1501的模块1504的记忆芯片中的数据被外部天线1524接收，并被传输给第二个记忆芯片1523，芯片1523是模块外部天线1524的一部分。环1501中的模块1504的处理器被改进，在与外部天线1524连接时转移存储数据。各种先前提及的感应连接方案被用于提供动力和通过天线1523和1509收集来自眼环1501的数据。
来自大量动物(例如，牛)的数据被传输给接收系统。优选仅一头动物在特定时间传输数据(相当于仅一头动物在系统中)，以避免相互干扰的数据冲突，该干扰妨碍生物学参数成功地无线传输。两种示例性方案可被采用，轮流检测(polling)和播报(broadcasting)。轮流检测方法要求每头动物装配接收器，接收器接收来自中央位置的数据所需的个体的序列号，并启动该动物的发射器，发送数据日志。另一种方法是播报系统，其中每头动物独立地播报其数据日志。问题在于避免冲突，该冲突也就是某一时段不只一头动物在传输数据，这妨碍成功地传输数据。每头动物的发射器优选在特定时段传输数据，而接收器被改进来在某一时段接收来自各头动物的信号。
环1501还可以包括布置来捕获太阳光的太阳能电池、用于鉴定动物和终身跟踪动物的数字传输16比特ID#。用于牲畜的环1501外径的优选尺寸在40mm和45mm之间，优选在35mm和40mm之间，和最优选在30mm和35mm之间或小于30mm。对于大型动物如大象，用于检测用于人工授精的排卵期和妊娠期，优选外径在90mm和100mm之间，优选在75mm和90mm之间，最优选在50mm和75mm之间或小于50mm。牲畜用的包括电路板和电池的环的优选最大尺寸在15mm和20mm之间，优选在10mm和15mm之间，最优选小于10mm，对于大型动物，增加10-15mm来获得最佳尺寸。用于牲畜的环1501的优选高度在9mm和12mm之间，优选在6mm和9mm之间，最优选小于5mm，对于大型动物，增加5mm来获得最佳尺寸。优选实施方案包括组装在环的四分之一中的硬件，该环含有传感器，位于下眼袋中。
当达到预设的温度极限时，激活警报器。可以实时传输温度来使用本发明的系统，检测动物中发热的瞬间，其开始于动物体温开始升高。该方法包括发热检测，然后优选在开始检测到发热后的6-12小时之间对动物进行授精，最优选的检测到发热后的4-8小时之间。
优选地，由模块1504或1508持续(例如，24小时)存储的温度数据被下载到计算机系统中，例如被改进来确定热量标识(Thermalsignature)的计算机1526。热量标识表示持续发生的温度改变，反映特定的生物学状态。示例性热量标识被描述在图75A-75E中。图75A是一种病毒性感染的代表，其中温度相对迅速地升高，在该实施例中，存在对应于痘病毒感染如口蹄疫的高温。另一方面，如图75B中所示，在6-8小时内的温度缓慢升高表示一种由于气候炎热导致的体温升高的热量标识。图75C显示反映细菌感染的温度迅速升高，具有峰值，接着为持续不变的高温。图75D显示反映乳腺炎的热量标识，具有两个峰值，其中有一个初始的温度升高，接着在第一种情形(episode)后有一个较大的升高。图75E显示指示动物热量(箭头1544)的热量标识，其中基线温度逐渐递增地升高。在发热开始后约8-12小时，温度进一步升高，指示排卵期(箭头1546)，在排卵期后温度持续不变地升高。应当理解，对于人和动物来说，热量标识的数字文库被存储，并用于根据从环或者任何其他测量BTT的温度的传感器接收到的信号，确定所存在的生物学条件的类型。温度测量系统所需的热量标识与处理系统相匹配，将热量标识存储在计算机和用于匹配和识别所述热量标识的相关软件的记忆中。应当理解，本发明的热量标识系统包括动物或人的任何温度测量系统，动物或人中存在温度扰动、低温或高温。
大量天线接收方案被采用。图76A显示示例性的天线配置排列1538，围栏(pen)中包括编号1-8的8根天线，可用于覆盖1000-2000头动物的兽群。在特定时间T1时，动物1530发送数据，该数据被最近的天线捕获，例如天线1532。对于动物使用并用于保存电力，数据被存储24小时，当动物在时间T1时经过天线之一时，数据被下载。当发热或者生物学参数改变时，传输环连续地传送数据。另外，该环每天仅传送数据一次。天线配置也被用作动物的定位。围栏和天线配置被绘制在计算机屏幕上，并在屏幕上描述，通过鉴定接收信号的天线，可以用计算机屏幕中的高亮显示的位置来定位动物。在图76A中天线1534和1532接收信号，由于天线1536远离动物，没有接收到信号。因此，动物1530位于被天线1532和1534覆盖的区域。图76B显示用无线电接收器定向探测器进行精确定位，其中无线电接收器1540由农场主携带或者定位在天线1532和1534所覆盖的区域的附近，该区域含有发热的动物1530以及健康动物1542a、1542b、1542c。由于动物1530是唯一连续发送信号的，无线电接收器1540能够精确地确定健康动物中的患病动物1530。动物1530的ID与生物学数据一起被传输，用于动物1530的进一步鉴定。可替代地，农场主使用电磁的手持外部电源开关，接近动物来激活眼环1501中的电路，以人工起始数据传输到接收器，用于进一步加工。采用本发明，还可以定位任何丢失的动物，跑离围栏的动物由于未在围栏中发射信号，可以被确定。
虽然多个天线配置被显示在图76A中，优选实施方案包括天线1513或者可替代的天线1519，和具有无线电接收模块、计算机接口和电源的防风雨金属包装的接收器单元，例如接收器1509或可替代的接收器1518。
当采用可擦写或可编程的编号时，眼环1501被再次使用，给所述眼环或眼环1501编写和记录新的系列识别号。
虽然显示了眼袋中的环，应当理解，其他方法和装置包括来自牛的BTT的温度信号，BTT在眼睛的外部，位于眼睛前角内(动物的眼角位于眼睛的最前面部分)，所述信号被接触的或非接触的温度传感器以及热成像系统捕获。
来自眼环1501的信号优选自动激活另一个装置。作为说明，自动喷水系统被改进，由来自眼环1501的无线电信号激活，当眼环1501传输高体温信号时，所述自动喷水系统喷洒冷水，使动物降温。
各种疾病可通过本发明的仪器来监控和检测。作为说明，脑部温度的特征性升高可检测口蹄疫、巴贝西虫病、波特淋菌中毒、狂犬病、普鲁氏菌病，以及任何其他特征为温度改变的紊乱，以及通过化学和物理评价检测的紊乱，例如用抵抗朊病毒的抗体检测感染动物的眼睑或眼球表面的朊病毒，在抗原-抗体相互作用时产生可鉴定的标记如荧光或产生机械信号或电信号。朊病毒会引起牛海绵状脑病，也被称作为“疯牛病”，这种朊病毒存在于眼睛中，可用包含在眼环中的抗这种朊病毒的固定抗体或者这种朊病毒的产物来检测。对于检测乳房炎(或发热的动物)，这些动物被计划用于挤奶，本发明通过生成挤奶顺序，其中发热的动物最后挤奶，提供了防止污染正被挤奶的其他动物的方法。这将避免了患病动物污染设备而该设备随后又被其他健康动物使用。
本发明提供从出生到屠宰、每天24小时对动物的连续监控，除了鉴定和定位患病动物外，自动分析和检测任何会对人类健康或动物健康构成威胁的疾病。因此，采用本发明，患病动物不会出现在消费者的餐桌上。因此，本发明包括一种提高食物安全和提高被摄食的肉类的价值的方法。连续疾病监控系统被称作DM24/7(疾病监控24/7)，包括从出生到屠宰、每周7天24小时监控生物学变量，将信息输入到计算机系统中，记录该信息。任何来自用DM24/7监控的动物的肉品加盖称作“监控肉”(Monitored Meat)的图章。该图章意味着该动物被终身监控是否存在传染病。任何购买“监控肉”的用户可以登录到国际互联网上，在输入该肉品的编号(ID)后，该编号可以在所购买的肉品包装上找到。所述用户能够访问该肉品所来源的动物的热量生命(thermal life)和生物学监控，以及该动物是否存在发热或疾病。该方法和装置包括与动物的ID相关的视频串(video stream)，所述视频或图片展示农场和关于该动物所来源的农场或者动物被加工的肉品包装厂的信息，从而提供了整套关于动物和饲养该动物的环境的信息。除了在国际互联网上进行视察外，在私人场所如家中，该系统还提供销售点的信息。因此，无论使用者何时购买了产品，该产品的条形码例如被扫描，关于农场或者包装该肉品的公司的视频或图片会出现在销售点的屏幕上。在购买任何其他产品时，也可以采用这种方法，优选使得消费者可以利用闲暇时间逛商场，以对所购买的产品更加熟悉。
优选地，该环一端具有用绝热材料(例如，具有亚胺酯)覆盖的温度传感器，而另一端的表面暴露。优选的测量方法采用测量表面朝向眼袋的解剖学的外面部分，而绝热部分朝向眼袋的里面部分。
眼环含有记忆装置，用于永久或暂时存储用于鉴定被监控的动物的独特识别号(identification number)。环的处理器中的该ID代码作为个体号码被传输给接收器，仅用于鉴定和跟踪目的，或者与温度值或者其他生物学变量值相关。环中的记忆芯片还含有动物的生活史和历史数据，包括体重、疫苗免疫、出生日、出生地、性别、疾病史、遗传组成等。
BTT区域入口的范围约30平方厘米，大体的主要进入点为25平方厘米，包括内侧眼角和邻近于眼睑边缘的眼睑区域。BTT区域的温度和反映脑热量状态的核心温度的相关系数为0.9。作为采用整个脸部的替代，用于红外的或热成像传感的方法以及接触传感器包括明确来源于BTT区域的温度信号，然后定位BTT区域的最热点，被用作来源信号来激活另一个装置或者实施一种作用。
应当理解，还可以使用红外热成像照相机，通过照相机中的处理器选择发射来自BTT入口的最大辐射的点来源，对应于点来源的具有最大热能的温度水平被显示在显示器中。示例性红外照相机包括本发明的BTT Thermoscan。
本发明的BTT Thermoscan被改进来探查环绕内侧眼角的BTT入口，借助透镜，与BTT区域入口匹配的传感器的视野被显示在图1A和1B和图3A-9中。用热成像系统测量BTT的温度的示例性操作流程包括，第一步，用照相机中的辐射探测器探查BTT入口，在第一步后，处理器被改进来搜索BTT的热图像中具有最大热辐射辐射的点源。在后面的步骤中，计算BTT热成像中具有最大量辐射的点源的温度，所述计算温度值优选被显示。在接着步骤中，计算温度值通过有线或无线装置传输给产品，该产品会以直接或间接方式从肌体上去除热量或者给肌体转移热量。在后面步骤中，产品的温度根据所接收的信号来调节。以间接方式转移或从肌体上去除热量的示例性产品包括交通工具的空调/加热系统。以直接方式转移或从肌体上去除热量的示例性产品包括交通工具的座位。按照本发明的测量系统被改进，以寻找环绕内侧眼角和眼睑的最热区域。一旦找到环绕内侧眼角和眼睑的最热点，第二个步骤包括寻找第一个步骤中所确定的区域中的最热点，这意味着寻找如图1A和1B中所示的BTT入口的最热点。
现按照显示在图77A-77C中的本发明的另一个优选实施方案，包含按照本发明的用于生物学监控的贴片的仪器包括两个部分：含有传感器、电子元件和电源的耐用部分，以及无任何硬件的一次性部分，优选通过钩环紧固件材料(可以商品名VELCRO购买得到)，将所述耐用型的和一次性的两个部分可分离地连接在一起。因此，图77A是显示由通过钩环装置相互连接的两个部分组成的贴片的示意图，在此被称作为VELCROPatch，所述VELCRO Patch 1591包括一次性片1730和耐用片1596，所述耐用片1596装载和电连接传感器1590、电源1594以及发射器和处理器模块1592，耐用片1596的VELCRO表面1598可分离地连接到一次性片1730的VELCRO表面上，所述一次性片1730的外表面用衬里1732覆盖，当剥离该衬里时，暴露粘性表面，将该表面应用于皮肤上。使用中，这两个部分1730和1596通过钩状和环状材料连接并固定在适当位置上，剥离衬里1732，暴露覆盖在一次性片1730的外表面上的粘合剂，将该粘性表面应用于皮肤，将所述VELCRO Patch 1591固定在皮肤上，传感器1590停止在邻近BTT入口的位置上，产生说明脑部温度的信号。虽然VELCRO钩环紧固件被描述为一次性部分和耐用部分之间的优选连接，应当理解，可以采用任何其他连接装置如通过胶水、别针等或者任何其他常规固定装置将一次性片连接到耐用片上。
图77B显示VELCRO Patch的两个部分，包含仅含有VELCRO材料的一次性部分1600以及含有传感器1590，电源1594，包括发射器，处理器，压电片，蜂鸣器和扬声器的模块1592，发射器和处理器模块1592，和LED 1602，通过含有在VELCRO材料中的电线与耐用片1596的VELCRO表面进行电连接，耐用片1596可分离地连接到一次性片1600的VELCRO表面1601上，用衬里1604覆盖的所述一次性片1600的外表面位于一次性片1600的环形表面1601的另一面，当剥离衬里时，暴露粘性表面，该表面应用于皮肤。由于装载在耐用部分1596的硬件相对昂贵，所述具有硬件的耐用部分1596可重复使用，而一次性部分1600仅包含VELCRO环，可相对低廉地制备，并且由于所述部分是与皮肤接触的部分，在与皮肤接触后或者被体液污染时，所述部分1600被去除。应当理解，耐用部分可以包括含有硬件的弹性塑料盒体，以及由双面胶带组成的一次性部分。在本发明的保护范围内，包括支撑结构，如由两个部分组成的贴片，其中一次性部分与皮肤接触，而耐用部分装载硬件，电路不与皮肤接触。在本发明的保护范围内，还包括由钩状和环状材料如VELCRO组成的支撑结构，包含一次性部分和耐用部分组成的两个部分，其中一次性部分与皮肤接触，而耐用部分除了VELCRO材料外还含有片，耐用而且不与皮肤接触。作为说明而非限制，VELCRO的耐用部分可含有带弹簧加载杆的板(spring load rod plate)，如用于气道扩张器中(人用的BreatheRight和动物用的Flair)的那种，而一次性部分含有释放衬里和粘性表面，该表面与人或动物的皮肤接触。另一种例子包括装载具有液体或化学物质的容器的耐用部分，液体或化学物质被应用于皮肤上，一次性部分通过粘性表面或者机械性紧固件如弹性条带与皮肤接触。还有另一个例子，包括连接到VELCRO材料上的手表，作为耐用部分，含有例如用于测量葡萄糖的传感部分，以及一次性部分。优选地，VELCRO部分含有作为耐用部分的钩子，除了VELCRO材料外，装载了片，含有钩子的Velcro部分作为一次性部分，该部分优选与肌体部分如皮肤接触。
当被应用于皮肤上时，VELCRO Patch作为一种片，具有通过钩状和环状材料相连接的耐用部分和一次性部分，除了当生物学参数超出范围时，用于提醒使用者的报告装置例如LED外，在耐用部分的表面上看不到其他硬件。因此，图77C显示图77B的VELCRO Patch的透视图，所述VELCRO Patch 1724被应用于环绕眼睛1726的皮肤上，耐用部分1722的外表面含有LED 1720，LED 1720由装载在VELCRO Patch 1724的耐用部分1722中的处理器和驱动模块(未显示)激活。
本发明的VELCRO Patch还可以包括用于将透镜连接到所述VELCRO Patch上的连接结构，在此被称作为VELCRO Eyewear。因此，图78是由耐用部分1712组成的VELCRO Eeyewear 1710的示意图，除了被改进来容纳透镜1702的沟槽外，耐用部分装载了传感器1700、电源1706和发射-处理模块1704，透镜1702能滑入沟槽1708并被固定在沟槽中。本发明的沟槽结构使得可以使用并且按需要替换任何类型的透镜。但是，应当理解，可以将透镜1702永久性地连接到VELCRO耐用部分1712上。还应当理解，可以与脸部解剖学相吻合的方式制备VELCRO材料，先前描述的用于连接透镜的各种固定装置可被使用。VELCROEyewear还具有连接到其侧面的支架(temple)，用于进一步将其固定在使用者的脸部。还应当理解，可以使用任何传感器，包括用于检测血管的脉搏的温度的、压强的、压电的传感器、葡萄糖传感器，等等。
图79A是显示支撑结构1740的另一个示例性实施方案的透视图，支撑结构包含碗样结构，具有充分突起的外表面1742，以与BTT入口的解剖学相吻合，所述支撑结构1740装载传感器1744和电连接。图79B显示支撑结构1748的另一个实施方案，具有充分突起的外表面1750，以与BTT的解剖学相吻合，结构1748还被充分延长，以与BTT入口的几何学相匹配，并且还装载传感器1752和电连接1754。
图80是显示在图79A中的碗的横截图，包括碗状的支持物1756，具有凸出的外表面1757和从碗状支持物1756的表面突出的传感器1758，所述传感器与BTT的皮肤1759和BTT的末端血管1755紧密地并置。
图81A是支撑结构的另一个优选实施方案的顶部透视图，该支撑结构由回飞棒形状或者香蕉形状的贴片1760组成，贴片包含装载支撑结构1762的薄绝热聚亚胺酯层1766，支撑结构中装载了传感器1764，传感器1762具有不同于层1764的高度，这使得传感器1764突出，处于相对比层1766更高的位置上。层1766的表面含有压力敏感的丙烯酸粘合剂，用于将所述贴片固定到皮肤上。图81B是图81A的回飞棒状贴片1760的侧面透视图，显示装载了传感器1764和电线1765的结构1762与粘性聚亚胺酯层1766之间的不同高度。结构1766和1762之间的优选高度差为5mm，优选在3mm和4mm中间，最优选在1mm和3mm之间。图81C是在传感器区域1768上具有释放衬里的贴片1760的示意图，释放衬里1773由两个片组成，上片1769和下片1771。图81C显示上片1769被剥离，暴露粘性表面1770。释放衬里1773包含单一部分或者具有单个或多个裂口构成多部分衬里。与粘性层一起使用的合适释放衬里是本领域已知的。按照本实施方案，当将贴片1760应用于BTT区域时，首先可以去除传感器衬里片1768，然后将贴片1760被安置，使传感器区域与BTT入口并置。一旦确定正确的贴片1760的最终位置，去除下片衬里1771，将贴片1760应用于鼻子区域，然后去除上片衬里1769，应用于眼睑边缘上方的皮肤上。图81D是显示被用于使用者1770的皮肤上的贴片1760的透视图，贴片1760上具有外部标记，指示传感器位置1768和与内侧眼角对准的线1772。应当理解，本发明在支撑结构中包括传感器排列，其中所述传感器位于与包含贴片的较大的基础支撑结构不同的高度上。
图82是眼部佩戴物的顶视图，显示支撑结构的示例性电排列，该支撑结构由改进的鼻垫和眼部佩戴物的框架组成，所述眼部佩戴物1880的框架在左边透镜边缘1776上包括电磁开关1774和在左侧腿部1882上具有磁性棒1778，用于当电接触时电启动该系统，鼻梁1886上的发射器和电源模块1884通过透镜边缘1776中的电线1888电连接到开关1774上，左侧透镜边缘1892中的天线1890连接到模块1884上。当打腿部使用眼部佩戴物时，在开关1774和磁性棒1778之间形成了电连接，自动地激活系统。应当理解，各种弹簧机制可以被集成到杆状物(shaft)中，将传感器固定，以将所处传感器更好地与BTT区域并置。
本发明提供用于优化液体摄取的方法，以到达理想水合(euhydration)和避免脱水和过度水合。本发明提供连续的非侵入性的核心温度监控，当温度达到特定的预设水平时，例如反映肌体内存储的热量增加的温度升高，然后通过摄取液体来降低体温：脑部温度反映水合状态，而脱水会导致核心(脑)温度升高。按照本发明的方法，包括用于脱水情形、暴露于炎热中的久坐的人(如通过热波中的高死亡率来说明)、体育活动中的人的运算方法。本发明表明，在体温达到100.4°F时，每小时摄取4盎司水将会将体温降低到98.6°F，并且将会将体温保持在低于99.5°F的温度下，从而防止热卒中的危险。在运动员参加体育活动如蹬车的情形下，本发明表明，摄取含有碳水化合物和矿物质的液体(例如，Coca-ColaCompany的商品名为PowerAde)，当BTT的温度达到99.3°F时，摄取6-8盎司能够保持最佳机能，并且每1-2小时进行摄取能够保持机能。按照本发明的原理，可以建立用于运动员处于过热的危险中的情形的各种运算。在竞赛过程中被提醒需要摄取液体的运动员使用特定尺寸的盛装液体或水的容器。
可以建立将温度(体温过低)与老年人和神经性食欲缺乏者中的营养状况(营养不良)相联系的方法和运算法则，温度水平指示营养不良，还指示摄取何种食物来维持足够的温度。还应当理解，还可以根据体温来开发食物，以达到最佳的营养价值-鲜新的和冷冻的或者加工的食物。还应当理解，指示排卵的温度改变可以被用作生产提高生育能力的食物的方法，通过确定何种食物产品提高排卵。
本发明还提供用于评价饮食的方法和装置，例如热量限制，其中温度指示代谢，从而较低的基线温度指示代谢下降和代谢废物生成，包括监控碳水化合物摄取和新陈代谢。本发明还提供用于监控糖尿病患者中的血糖过低的方法，其中温度降低是血糖过低的征兆。本发明还提供用于检测肺气梗塞和与特定的温度升高相关的心脏事件的方法。任何与温度改变相关的症状可以用本发明的方法预测和检测，从与体温下降相关的妊娠异常到头部损伤的体温过高。
本发明提供各种其他优点。其他示例性优点包括：1.监控多种硬化症，由于脑部温度升高会导致症状恶化，当本发明的方法确定这种温度升高时，可以进行相应的测量，例如在适当时间饮用冰凉的液体或者如先前描述冷却脑，2.左右两侧BTT之间的显著差异指示病理性中枢神经系统症状，3.检测脑部温度升高来加强对脑膜炎或者脑炎的诊断，从而避免在未被感染的人群中过量进行腰椎穿刺(lumbar tap)，和4.幼小的婴儿不能以与成人相同的方式调控体温，容易变得过热。婴儿猝死综合症(SIDS)在过热的婴儿中最为常见。通过监控婴儿的体温，本发明可以在婴儿体温升高的情况下提醒父母。
接收来自本发明的传感系统的信号的接收器可以是外部的或者可植入的。当植入到肌体中时，接收器可以通过外部磁感应或者外部对电池再充电来给接收器提供动力。接收器接收来自温度传感器、葡萄糖传感器等的信号，并转发该信号用于进一步显示。
本发明的任何发射器可以与蓝牙、GRPS数据传输等整合在一起。然后，来自发射器的信号被任何的蓝牙激活装置捕获，如移动电话、电子组织者(electronic organizer)、计算机等。移动电话的软件被改进来接收来自发射器的编码信号。接收器中的运算方法将会描绘该信号并显示该数值。移动电话具有呼叫医生的自动拨号，例如当指示发热时。应当理解，来自移动电话的信号或者直接来自支撑结构的发射器的信号被传输到连接到国际互联网上的计算机，用于在分布式计算机网络中传输。
现有技术采用用面部皮肤温度作为检测手段来监控体温。如图1A和1B中所示，脸部皮肤的温度在不同区域中间变化显著，并不代表核心温度。此外，面部皮肤的温度不是以稳定的方式来呈递热能的。采用面部皮肤温度来激活另一个装置或者监控体温的任何装置或方法，不能够提供一种精确或准确的响应。此外，面部皮肤温度不反映肌体的热量状态，与核心温度和脑部温度之间的相关性差。直接并且未受干扰地与肌体内部通讯的唯一体表是位于BTT入口的特定几何学的特化区域。任何放置在或者邻近于BTT入口的温度传感装置能够以精确和正确的方式测量核心温度。应当理解，可以采用任何包括比色粘性标签的传感器，例如液晶比色温度计，放置在BTT区域的皮肤上，也在本发明的范围内。
现参考先前描述的气候自动控制系统，示例性实施方案将会更加详细地描述。虽然该优选实施方案将会被描述用于运输交通工具(例如小车)的舱室中，但是应当理解，该方法、装置和系统可以被应用于任何限定的范围中，例如家中、工作场所、旅馆等，其中根据BTT的温度调节限定环境中的温度，使得限定环境中的受试者感到热舒适度。
BTT的温度测量值表示肌体的热舒适度。对本发明的研究表明，当肌体温度升高或降低时，反映为BTT的脑部温度中改变，肌体的热舒适度降低。人类的热舒适度反映为BTT的皮肤温度，较高的BTT的皮肤温度产生炎热的肌体感觉，而较低的BTT的皮肤温度产生低温的肌体感觉。为了使舱室的拥有者获得热的舒适度，本发明的系统根据BTT产生的温度信号控制舱室的热舒适度。本发明优选采用脸部的特定特化区域，而不是整个脸部来控制舱室的温度和舱室的热舒适度。本发明的系统优选在小于整个脸部的区域上监控温度，对舱室的加热和冷却进行最佳控制，使舱室的拥有者获得热舒适度。
由于热舒适度反映在脑部温度上，根据BTT温度调节舱室气候，给舱室的拥有者提供热量舒适的环境。设定BTT温度来控制HVAC(加热器-空调)和先前描述的交通工具的其他部分，例如座位、地毯等，它们被调节来将拥有者的热感觉维持舒适的状态中。特别地，接触或邻近肌体的物品被用于根据BTT的信号自动去除热量或者将热量应用于拥有者的肌体上。为了进一步提高热舒适度，该系统包括舱室中的温度传感器，用于检测舱室温度。因此，图83显示了示例性的气候自动控制系统，包括用于接触测量的BTT的温度传感装置1894(例如眼部佩戴物)和用于非接触测量的BTT的温度传感装置1895(例如红外探测器)，用于监控BTT的温度，控制装置1896被改进来自动调节舱室1900中的物品1898，根据BTT传感装置1894产生的信号来去除或呈递热量，用舱室温度传感器1902检测舱室1900的温度，当来自BTT传感器1894的信号指示高温时，舱室中的物品1898被改进来去除热量，当BTT传感器1894指示低温时，则呈递温度。虽然用于说明的目的，交通工具的座位被用作去除/呈递热量的物品，应当理解，还可以使用其他物品如HVAC、地毯、方向盘和其他先前提及的物品。只要交通工具被起动，舱室传感器1902检测舱室温度，并根据来自舱室传感器1902的温度信号来调节物品1898，去除或者呈递热量。接着或者同时通过传感器1902测量舱室温度，将BTT传感器1894的输出值输入到控制装置1896中，控制装置根据来自BTT传感器1894的信号激活物品1898去除或者呈递热量。如果BTT传感器1894指示高温(＞98.8°F)，那么物品1898会去除热量，如果BTT传感器1894检测到低温(＜97.5°F)，则物品1898将会呈递热量，以获得舱室的热舒适度。用于冷却的示例性实施方案包括连接到空调控制系统上的控制装置1896，用于控制按照BTT传感器1894输出的温度水平按比例生成和吹拂的冷气的含量。对于示例性的加热，控制装置1896被连接到控制系统1906上，根据BTT传感器1894的输出水平，由电的车座1898逐渐调节热量呈递。当BTT的温度在97.5°F到98.8°F的范围内时，控制装置1896被改进来保持中立，不调节物品1898。由于每个人的热舒适度是不同的，该系统被改进来根据拥有者的个体需要，按照特定的温度阈值，去除或呈递热量，而不必是按照97.5°F到98.8°F的默认设定。应当理解，放置在肌体的其他部分的皮肤传感器的组合可以与BTT传感器1894一起使用。还应当理解，皮肤温度的改变速度被考虑在内，被输入到微处理器中，处理器被改进来根据BTT部位的皮肤温度的巨大变化来对物品进行调节，例如肌体突然降低0.6℃以上，产生所生成的冷气含量的相应减少或者甚至关闭空调系统。还应当理解，BTT传感装置包括接触装置(例如本发明的贴片和眼部佩戴物)，非接触装置(例如本发明的红外装置，热成像(例如本发明的BTT Thermoscan)等。
还有另一个按照本发明的实施方案包括含有测量生物学参数的传感器的支撑结构，被连接到鼻条片(strip)上来扩张人的气道，例如BreatheRight(可购买得到，商品名为BreatheRight)，用于扩张动物的气道(可购买得到，商品名为Flair)。示例性的气道扩张器鼻条片被描述在美国专利5,533,503和5,913,873中。本发明将气道扩张器结合到用于生物学监控的贴片中。本发明可以是气道扩张器的集成部分。气道扩张器是本发明的扩展部分。连接测量生物学参数的贴片和气道扩张器是方便和有益的，这是由于它们在相同的活动中是有用的。在睡眠、体育活动过程中或者当受凉或者呼吸道感染时，鼻道扩张器是有益的，在睡眠过程中、在体育活动中监控体温改变和在呼吸道感染过程中监控发热，使用本发明的贴片。鼻道扩张器和本发明的贴片在其衬背上使用粘合剂，以固定到皮肤上，都被固定到鼻梁骨的皮肤上，BTT贴片在鼻梁骨的上方，而气道扩张器优选在鼻梁骨的下方。本发明的贴片的鼻道扩张器延伸部分在此被称作为BioMonitor Dilator(BMD)。因此，图84是佩戴BMD 1908的人100的优选实施方案的正视图，包括由通过连接臂1907连接到气道扩张器鼻条片1909上的贴片109组成，所述BMD被放置在鼻子1911上，贴片109含有指示物线111和含有被安置在鼻子1911的上面部分的通道末端的皮肤上的有源传感器102和被安置在使用者100的鼻子1911的下面部分的皮肤上的气道扩张器鼻条片1909。在图84中显示的BMD 1908的实施方案提供发射装置104，处理装置106，AD转换器107和传感装置102，通过弹性电路110连接到电源108上，被装载在贴片109中。虽然显示的是连接臂，应当理解，BMD可以被制备成一个片，其中上面部分装载传感器和电路，而位于鼻子的较低部分包括作为鼻气道扩张器起作用的弹簧式条片。本发明公开在扩张鼻气道时同时监控生物学参数的方法。
另一个实施方案包括图85A-85D中所示的大量试剂盒。因此，图85A是试剂盒1910的透视图，含有粘性胶带1912和连接到1916上的活动传感器1914。活动传感器1914未被连接到支撑结构上，使用中，所述传感器优选与粘性胶带1912接触放置，以通过粘性胶带1912的粘性表面将传感器1914固定在皮肤上。在图85B中显示的另一种实施方案包括试剂盒1918，含有支撑结构1920如贴片、夹子、眼部佩戴物(，例如眼镜、太阳镜、护目镜和防护镜)等，和接收器1922，例如手表、还有移动电话、电子组织者等可被用作接收器，构成试剂盒的一部分。如先前所述，试剂盒1918还在其结构中装载了磁铁1923作为开关。应当理解，试剂盒1918可仅包括贴片，磁铁1923邻近于所述贴片1922。手表1922优选具有倾斜的表面，以便在体育活动如在蹬车的过程中更好地观察，手表1926的视野被以一定角度朝向蹬车者的脸部，以至只要朝向看，而不需要转头，使用者就可以看到显示在手表1926上的温度水平。显示在图85C中的另一个实施方案包括试剂盒1932，含有特化的BMD贴片1928和示例为手表的接收器1930。
另一个实施方案包括鞋类，具有用于检测寒冷的温度传感器和用于将信号传输给接收器(例如手表)的无线电发射器。来自鞋类的信号结合来自BTT的TempAlert的信号，提供抵抗冻伤和体温过低的预防性装置的组合。
应当理解，支撑结构如贴片可能装载蒸汽，当贴片的外表面被刮擦时，含有薄荷脑的蒸汽被释放以使表面光滑，并减轻鼻子堵塞，当用贴片监控发热时，这是很方便的。
还应当理解，可以将钢或铜置于传感器的上面，以提高热传导性，以及采用任何其他常规手段来增加热量转移到传感器上。
应当理解，任何的电化学传感器，热电传感器，声敏传感器，压电传感器，光学传感器等可用支撑结构固定，按照本发明的原理来测量生物学参数。应当理解，采用电流的、电势的、电导的、阻抗的和荧光的系统等的传感器可被用于本发明的仪器中，用于测量生物学参数。还应当理解，可以采用生物传感的其他形式，例如离子导电性、焓和质量以及免疫生物互作等的改变。还应当理解，按照温度产生反应的新材料和热传导液晶聚合物可以被用于本发明中，被安置在BTT部位上。
前述的描述应当被解释为仅示例说明本发明的原理。由于大量的改进和变化对本领域技术人员来说是显然的，不期望将本发明限制在所示和所描述的精确的结构和操作中，因此，所有可采用的适当的改进和等价物均本发明的保护范围内。

Claims (46)

1、一种探测器，包括：用于接收来自脑部通道处的皮肤的辐射能的辐射能接收探头，所述探头包括用于接触脑部通道处的皮肤的凸出部分，且所述探头具有用于将辐射能转换为电信号的传感器。
2、权利要求1的探测器，其中所述探头包括用于汇集红外辐射的系统。
3、权利要求2的探测器，其中所述用于汇集红外辐射的系统包括透镜。
4、权利要求2的探测器，其中所述系统包括用于透过红外辐射的滤光器。
5、权利要求1的探测器，其中所述探头包括处理器。
6、权利要求5的探测器，其中所述处理器计算温度和血液中的物质浓度中的至少一种。
7、权利要求1的探测器，其中所述探头包括显示装置。
8、权利要求1的探测器，其中所述探头包括发射器。
9、权利要求8的探测器，其中所述发射器通过无线或有线发射器中的至少一种来传输信号。
10、权利要求1的探测器，其中所述探头包括与远程模块的连接，用于信号处理、传输和显示中的至少一种。
11、权利要求1的探测器，其中所述探头包括周围温度传感器。
12、权利要求1的探测器，其中所述传感器包括非接触传感器和接触传感器中的至少一种。
13、权利要求12的探测器，其中所述传感器包括红外传感器。
14、权利要求13的探测器，其中所述红外传感器包括热电堆。
15、权利要求1的探测器，其中所述传感器包括热敏电阻、热电堆、RTD、半导体、表面安装型传感器、铂丝、传导性聚合物、光纤、荧光传感器、热电传感器和热通量传感器中的至少一种。
16、权利要求12的探测器，其中所述传感器包括传感器阵列。
17、权利要求16的探测器，其中所述传感器阵列包括微处理器，其适合在传感器阵列中确定具有最高温度输出值的传感器。
18、权利要求1的探测器，其中所述探头包括接触脑部通道处的皮肤的延伸部分。
19、权利要求1的探测器，其中所述探头包括安置装置，其用于在探头和脑部通道之间建立固定关系。
20、权利要求1的探测器，其中所述探头包括本地报告装置。
21、权利要求20的探测器，其中所述本地报告装置通过视频传输、音频传输和触觉传输中的至少一种来报告信号。
22、权利要求1的探测器，其中所述探头是手持装置。
23、权利要求8的探测器，其中所述发射器控制一种产品。
24、权利要求23的探测器，其中所述产品包括医疗装置、训练设备、脚踏车、衣服、鞋类、气候控制系统、电热毯、项圈、交通工具的座位、家具、运动设备和军事装备中的至少一种。
25、权利要求8的探测器的发射器，其中所述发射器在分布式计算机网络中传输信号。
26、用于放置在皮肤上的探测器，所述探测器包括：用于放置在皮肤上的盒体，用于可去除地将盒体固定在皮肤上的紧固件，盒体包括用于接收来自脑部通道处的辐射能的硬件，所述盒体包括与脑部通道处的皮肤接触的凸出部分。
27、权利要求26的探测器，其中紧固件是耐用型的。
28、权利要求26的探测器，其中紧固件是一次性的。
29、权利要求26的探测器，其中所述硬件包括电路。
30、权利要求26的探测器，其中所述硬件包括传感器、发射器、处理器、LED、蜂鸣器、扬声器、压电片和电源中的至少一种。
31、权利要求30的探测器，其中传感器测量温度、葡萄糖、脉搏、血压、氧、代谢功能和血液中的物质浓度中的至少一种。
32、一种探测器，包括：用于远程接收来自脑部通道处的皮肤的辐射能的辐射能探头，所述探头包括用于接收辐射能的柱状物，所述柱状物具有小于3.0mm的最大横向尺寸。
33、一种探测器，包括：用于远程接收来自脑部通道处的皮肤的辐射能的辐射能探头，所述探头包括用于校准从脑部通道接收的辐射能的透镜。
34、气候控制仪器，包括：用于检测哺乳动物的脑部通道处的皮肤温度的脑部通道温度检测装置；和用于根据在脑部通道测量的皮肤温度来控制气候的控制装置。
35、权利要求34的气候控制仪器，其中脑部通道温度检测装置包括接触传感器和非接触传感器中的至少一种。
36、权利要求35的气候控制仪器，其中所述传感器包括红外传感器和热成像系统中的至少一种。
37、权利要求35的气候控制仪器，其中所述传感器包括热敏电阻、热电堆、RTD、半导体、表面安装型传感器、铂丝、传导性聚合物、光纤、荧光传感器、热电传感器和热通量传感器中的至少一种。
38、权利要求34的气候控制仪器，其中控制装置控制运输交通工具的舱室、限定区域和住处中的至少一种。
39、权利要求34的气候控制仪器，其中控制装置包括用于调节物品的处理装置，以给哺乳动物提供热量舒适度。
40、权利要求34的气候控制仪器，其中控制装置控制加热器、空调、交通工具的座位、地毯、方向盘、窗户、地面、家具、衣服、鞋类、毯子、输注通路和医疗设备中的至少一种。
41、一种辐射探测器，包括：用于接收来自脑部通道处的皮肤的辐射能的热成像系统，和用于将辐射能转换成电信号的传感器。
42、权利要求41的辐射探测器，其中所述传感器包括用于汇集红外辐射的系统。
43、权利要求41的辐射探测器，其中所述系统包括透镜。
44、权利要求41的辐射探测器，其中所述系统包括用于透过红外辐射的滤光器。
45、权利要求41的辐射探测器，其中所述传感器包括处理器。
46、权利要求26的探测器，其中所述紧固件是钩环紧固件。
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