一种核心体温测量方法和装置

1.本技术涉及人体医疗核心体温监测设备技术领域，尤其涉及一种核心体温测量方法和装置。


背景技术：

2.体温是人体的重要生命体征之一，是临床上反应人体健康状况的重要依据。传统的利用红外体温枪测量耳膜温度、利用体温计测量腋下皮肤温度等测量方式只能检测体表温度，且检测结果容易受到外部环境温度的影响。人体的核心温度不易受到外界环境的影响，比体表温度更能准确反应人体的健康状况。
3.现有的人体核心温度测量方法包括测量肺动脉血液温度、膀胱温度等有创测量方法以及测量直肠温度的无创测量方法，这些侵入式的测量方法会给受测者带来不适，且均需要医护人员使用专业的医疗设备才能实现，在消防救援、深海探测等特殊环境下无法持续监测人体的核心温度。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种核心体温测量方法和装置，可以解决在特殊环境下现有的人体核心温度测量方法无法持续测量人体核心温度的技术问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种核心体温测量方法，该方法应用于设置在受测者胸腔表面的测量装置，测量装置包括检测模块，检测模块包括导热层，导热层朝向胸腔的一侧设置有第一传感器，导热层背离胸腔的一侧设置有第二传感器；
6.该方法包括：获取测量数据，测量数据包括：第一传感器采集到的胸腔的体表温度以及第二传感器采集到的导热层的内部温度；将体表温度和内部温度分别输入到预设的预测模型中进行处理，得到体表预测温度和内部预测温度；根据体表预测温度和内部预测温度确定受测者的核心体温。
7.本技术提供的核心体温测量方法可应用于佩戴式的测量装置，由于传感器从初始的温度值到达稳定温度值之间需要较长的时间，因此，在获取到第一传感器采集到的体表温度以及第二传感器采集到的导热层的内部温度之后，分别将这两个温度值输入到预设的预测模型中进行处理，分别得到第一传感器到达稳定状态时的体表预测温度以及第二传感器到达稳定状态时的内部预测温度，然后根据体表预测温度以及内部预测温度确定受测者的核心体温，可以缩短核心体温的测量时间并提高测量的准确度。此外，佩戴式的测量装置不受环境的限制，可以随时随地并持续性的对受测者的核心体温进行测量。
8.可选地，预测模型为：
9.t
fit
(i)＝t(i)+k
×
[t(2)-t(1)]
×
(ea×
i-e
400a
)
[0010]
其中，t
fit
(i)表示预测温度，t(i)表示在第i个采样时刻采集到的温度，i为大于2的正整数，t(2)表示在第2个采样时刻采集到的温度，t(1)表示在第1个采样时刻采集到的温度，k和α均为常量参数，相邻两个采样时刻的间隔为5秒。
[0011]
基于上述可选的方式，传感器从初始温度到稳定温度的变化过程是呈指数变化的。因此，可以基于初始的两个采样时刻采集到温度值以及指数函数预测传感器的稳定温度值。
[0012]
可选地，测量装置还包括第三传感器，导热层的内部设置有热流传感器，测量数据还包括：第三传感器采集到的受测者所处环境的环境温度以及热流传感器采集到的导热层内的热流密度；
[0013]
根据体表预测温度和内部预测温度确定受测者的核心体温，包括：将体表预测温度、内部预测温度、环境温度以及热流密度输入到预设的核心体温优化模型中进行处理，得到受测者的核心体温。
[0014]
可选地，核心体温优化模型为：
[0015][0016]
其中，tc表示核心体温，t
d_
表示体表预测温度，t
u_
表示内部预测温度，t
amb
表示环境温度，r
p
表示导热层的导热系数，r
t
表示人体组织的导热系数，r
iso
表示设置在检测模块外侧的绝热模块的导热系数，a
iso_m
表示绝热模块的外表面积，as表示检测模块的直径，u
tf
表示热流密度，k
tf
为常数。
[0017]
基于上述可选的方式，受测者的核心体温值可能会受到外界环境温度以及导热层的导热系数等因素的影响。因此，根据第三传感器采集到的受测者的环境温度以及导热层的热流密度可以对传统的人体核心体温模型进行修正，从而提高人体核心体温测量结果的准确度。
[0018]
第二方面，本技术实施例提供了一种核心体温测量装置，测量装置包括：检测模块和控制模块，检测模块包括：导热层、第一传感器、第二传感器和热流传感器；
[0019]
测量装置设置在受测者的胸腔表面时，第一传感器用于采集胸腔的体表温度，第二传感器用于采集导热层的内部温度，热流传感器用于采集导热层中的热流密度；第一传感器设置在导热层朝向胸腔的一侧，第二传感器设置在导热层背离胸腔的一侧，热流传感器设置在第一传感器和第二传感器之间，控制模块用于执行上述第一方面中任一项所述的方法确定受测者的核心体温。
[0020]
可选地，检测模块还包括：闭孔泡沫和第一隔热涂层；闭孔泡沫上设置有凹槽，导热层设置在凹槽中，且第二传感器与闭孔泡沫抵接，第一隔热涂层设置在闭孔泡沫的外表面。
[0021]
可选地，测量装置还包括绝热模块，绝热模块包括：隔热气凝胶以及设置在隔热气凝胶外表面的第二隔热涂层；绝热模块上设置有凹腔，检测模块设置在凹腔中，第二隔热涂层朝向胸腔的一侧设置有防护层；第二隔热涂层上设置有第三传感器，第三传感器用于采集受测者所处环境的环境温度。
[0022]
基于上述可选的方式，在检测模块的外侧设置绝热模块，使得检测模块包裹在绝热模块的凹腔中，从而提升保温效果，减小外界环境对于测量结果的影响。在第二隔热涂层朝向胸腔的一侧设置防护层，可以提高受测者佩戴测量装置时的舒适性。
[0023]
可选地，控制模块包括计算单元和通信单元；计算单元分别与第一传感器、第二传感器、第三传感器以及热流传感器连接，计算单元用于确定核心体温；通信单元分别与计算
单元和外接设备连接，通信单元用于将核心体温传输给外接设备，外接设备用于显示核心体温。
[0024]
可选地，测量装置还包括：绑带；绝热模块、控制模块以及设置在绝缘模块中的检测模块均设置在绑带中，绑带佩戴在胸腔表面时，第一传感器与胸腔表面抵接。
[0025]
基于上述可选的方式，绑带式的测量装置便于用户穿戴，同时，将绑带佩戴在胸腔表面时，第一传感器可以紧贴受测者的胸腔表面并快速的对导热层进行热传导，从而准确地采集受测者的体表温度和导热层的内部温度。
[0026]
第三方面，本技术实施例提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述第一方面中任一项的方法。
[0027]
第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项所述的方法。
[0028]
第五方面，本技术实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面中任一项所述的方法。
[0029]
可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
[0030]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]
图1是本技术一实施例提供的一种核心体温测量装置的结构示意图；
[0032]
图2是本技术一实施例提供的一种检测模块的结构示意图；
[0033]
图3是本技术一实施例提供的一种绝热模块的结构示意图；
[0034]
图4是本技术一实施例提供的将核心体温测量装置设置在受测者胸腔表面的结构示意图；
[0035]
图5是本技术一实施例提供的一种核心体温测量方法的流程示意图；
[0036]
图6是本技术一实施例提供的一种基于本技术提供的核心体温测量方法和装置测量核心体温的实验结果图；
[0037]
图7是本技术一实施例提供的一种终端设备的结构示意图；
[0038]
附图标记说明：1、测量装置；11、检测模块；111、导热层；112、第一传感器；113、第二传感器；114、热流传感器；115、闭孔泡沫；1151、凹槽；116、第一隔热涂层；12、绝热模块；121、隔热气凝胶；122、第二隔热涂层；123、凹腔；124、防护层；125、第三传感器；13、控制模块；131、计算单元；132、通信单元；14、绑带；2、受测者；21、胸腔；3、外接设备。
具体实施方式
[0039]
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具
体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
[0040]
传统的利用红外体温枪测量耳膜温度、利用体温计测量腋下皮肤温度等测量方式只能检测体表温度，且检测结果容易受到外部环境温度的影响。目前，临床医学上通常将人体核心体温作为判断人体健康状况的重要依据，人体核心体温通常指位于人体的内部中心的直肠温度，不易受到外界环境的影响。现有的人体核心温度测量方法包括测量肺动脉血液温度、膀胱温度等有创测量方法以及测量直肠温度的无创测量方法，这些侵入式的测量方法会给受测者带来不适，且均需要医护人员使用专业的医疗设备才能实现，在消防救援、深海探测等特殊环境下无法持续监测人体的核心温度。
[0041]
为了解决上述技术问题，本技术实施例提供一种核心体温测量方法和装置。将测量装置设置在受测者胸腔表面时，第一温度传感器与胸腔表面接触并采集体表温度，第二温度传感器可以采集热传导时导热层的内部温度，通过预设的预测模型分别对体表温度和内部温度进行处理，可以对两个传感器的稳定值进行快速预测，从而根据体表预测温度以及内部预测温度快速计算人体的核心温度，缩短核心体温的测量时间，以在任意环境中均可持续检测人体的核心温度。
[0042]
下面结合附图，对本技术的技术方案进行详细描述。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0043]
在一种可能的实现方式中，参考图1至图4，本技术实施例提供了一种核心体温测量装置。测量装置1包括检测模块11。其中，检测模块11包括：导热层111、第一传感器112、第二传感器113和热流传感器114。测量装置1设置在受测者2的胸腔21表面时，第一传感器112用于采集胸腔21的体表温度，第二传感器113用于采集导热层111的内部温度，热流传感器114用于采集导热层111中的热流密度。第一传感器112设置在导热层111朝向胸腔21的一侧，第二传感器113设置在导热层111背离胸腔21的一侧，热流传感器114设置在第一传感器112和第二传感器113之间。
[0044]
在一个实施例中，如图2中的所示的检测模块的结构示意图。检测模块11还包括闭孔泡沫115和第一隔热涂层116。闭孔泡沫115上设置有凹槽1151，导热层111设置在凹槽1151中，且第二传感器113与闭孔泡沫115抵接，第一隔热涂层116设置在闭孔泡沫115的外表面。
[0045]
在一个示例中，第一传感器112可以有一部分嵌入在导热层111中，另一部分露在导热层111朝向胸腔21的外侧，使得检测模块11设置在胸腔21表面时，第一传感器112能够与胸腔21的表皮直接接触，从而采集体表温度。第二传感器113可以有一部分嵌入在导热层111中，另一部分位于闭孔泡沫115中与闭孔泡沫115直接接触。
[0046]
在另一个示例中，导热层111可以为圆柱体结构，热流传感器114位于导热层111的中心，热流传感器114、第一传感器112以及第二传感器113位于同一竖直方向上。热流传感器114与第一传感器112之间的距离以及热流传感器114与第二传感器113之间的距离相同，热流传感器114可以实时的检测导热层111中的热流动态。示例性的，导热层111可以为pdsm类皮肤层，例如导热层111的材料可以为聚二甲基矽氧烷，该材料的导热系数与人体皮肤组织的导热系数大致相等。
[0047]
在另一种可能的实现方式中，为了提高测量装置1的保温性能，降低外界环境对传感器采集的数据的影响，可以在检测模块11的外侧设置绝热模块12。参考图1和图3，在一个实施例中，绝热模块12包括：隔热气凝胶121以及设置在隔热气凝胶121外表面的第二隔热涂层122。绝热模块12上设置有凹腔123，凹腔123的内部也设置有第二隔热涂层122。第二隔热涂层122的外侧设置有第三传感器125，第三传感器125用于采集受测者2所处环境的环境温度。其中，凹腔123的大小与检测模块11的大小适配，检测模块11可以设置在凹腔123中。示例性的，在本实施例中，检测模块11为圆柱体结构，则凹腔123的形状可以为圆形。
[0048]
第二隔热涂层122朝向胸腔21的一侧设置有防护层124。一般第二隔热涂层122的硬度较大，将测量装置1设置在胸腔21的表面时，第二隔热涂层122直接与皮肤接触会使受测者2产生不适感，防护层124可以为具有较好的柔软度的材料(例如硅胶制品等)，从而提高测量装置1的舒适度。
[0049]
参考图1所示的测量装置1的结构示意图。本技术提供的测量装置1还包括控制模块13。控制模块13包括计算单元131和通信单元132。其中，计算单元131分别与第一传感器112、第二传感器113、第三传感器125以及热流传感器114连接。计算单元131可以根据第一传感器112采集到的体表温度、第二传感器113采集到的内部温度、第三传感器125采集到的环境温度、热流传感器114采集到的热流密度以及预设的核心体温测量方法确定受测者2的核心体温。
[0050]
通信单元132分别与计算单元131和外接设备3连接，通信单元132可以从计算单元131中获取核心体温，然后将核心体温传输给外接设备3，外接设备3用于显示核心体温。另一方面，通信单元132还可以从计算单元131中获取体表温度、内部温度、环境温度以及内部温度，并将这些温度值传输给外接设备3。
[0051]
在一个示例中，计算单元131可以通过导线分别与第一传感器112、第二传感器113、第三传感器125、热流传感器114以及通信单元132进行连接。外接设备3与通信单元132可以通过有线连接方式或无线连接方式进行数据的传输。示例性的，外接设备3可以为蓝牙接收设备，通信单元132可以为蓝牙通信单元。
[0052]
在其他可能的实现方式中，本技术提供的核心体温测量装置1还包括绑带14。绝热模块12、控制模块13以及设置在绝热模块12中的检测模块11均设置在绑带14上。参考图4，绑带14佩戴在胸腔21表面时，第一传感器112与胸腔21表面抵接。示例性的，绝热模块12背向胸腔21的一侧以及控制模块13均可以压接(即在高温高压的条件下，通过弹性烫画胶压合)在绑带14上。绑带14的材料可以为抗汗抗霉材料。
[0053]
本技术实施例还提供了一种核心体温测量方法，可以应用于上述实施例中提供的设置在受测者胸腔表面的核心体温测量装置，还可以应用于任意一个具有多层次多材料隔热保温效果的体温测量装置。
[0054]
下面参考图5中所示的核心体温测量方法的流程图以及上述实施例提供的核心体温测量装置，对本技术实施例提供的核心体温测量方法进行示例性的说明。
[0055]
在一种可能的实现方式中，本实施例提供的核心体温测量方法包括以下步骤：
[0056]
s401，获取测量数据，测量数据包括：第一传感器采集到的胸腔的体表温度以及第二传感器采集到的导热层的内部温度。
[0057]
具体的，测量装置佩戴在受测者胸腔的表面时，第一传感器位于导热层朝向胸腔
的一侧和第二传感器位于导热层背离胸腔的一侧。第一传感器可以直接与胸腔的表皮接触从而采集受测者的体表温度。导热层与人体接触后，人体会向导热层传导热量，第二传感器可以采集导热层的内部温度。
[0058]
s402，将体表温度和内部温度分别输入到预设的预测模型中进行处理，得到体表预测温度和内部预测温度。
[0059]
需要说明的是，人体向导热层传导热量的过程需要较长的时间，因此。传感器采集到的温度到达稳定值也需要较长的时间。本技术利用传感器从初始温度到稳定温度的变化过程呈指数变化的特点，先将体表温度和内部温度分别输入到预设的预测模型中，得到体表预测温度和内部预测温度，从而快速预测第一传感器的稳定温度值以及第二传感器的稳定温度值。
[0060]
示例性的，预测模型可以表示为：
[0061]
t
fit
(i)＝t(i)+k
×
[t(2)-t(1)]
×
(ea×
i-e
400a
)
[0062]
其中，t
fit
(i)表示预测温度，t(i)表示在第i个采样时刻采集到的温度，i为大于2的正整数，t(2)表示在第2个采样时刻采集到的温度，t(1)表示在第1个采样时刻采集到的温度，k和α均为常量参数。示例性的。相邻两个采样时刻的间隔可以为5秒。
[0063]
将在第i个采样时刻采集的体表温度、在第2个采样时刻采集到的体表温度以及在第1个采样时刻采集到的体表温度输入到上述预设的预测模型中，可以确定在第i个采样时刻预测的体表预测温度。将在第i个采样时刻采集的内部温度、在第2个采样时刻采集到的内部温度以及在第1个采样时刻采集到的内部温度输入到上述预设的预测模型中，可以确定在第i个采样时刻预测的内部预测温度。
[0064]
s403，根据体表预测温度和内部预测温度确定受测者的核心体温。
[0065]
在一个实施例中，可以将体表预测温度和内部预测温度输入到传统的人体核心体温模型中进行处理，确定受测者的核心体温。传统的人体核心体温模型是通过模拟人体体温产热机制的热板进行标定拟合得到的。传统的人体核心体温模型可以表示为：
[0066][0067]
其中，tc表示核心体温，t
d_
表示体表预测温度，t
u_
表示内部预测温度，r
p
表示导热层的导热系数，r
t
表示人体组织的导热系数。
[0068]
在另一个实施例中，由于受测者的核心体温值可能会受到外界环境温度以及导热层的导热系数等因素的影响。因此，可以根据第三传感器采集到的受测者的环境温度以及导热层的热流密度等参数对传统的人体核心体温模型进行修正，从而提高人体核心体温测量结果的准确度。
[0069]
因此，可以将体表预测温度、内部预测温度、环境温度以及热流密度输入到预设的核心体温优化模型中进行处理，得到受测者的核心体温。核心体温优化模型可以表示为：
[0070][0071]
其中，tc表示核心体温，t
d_
表示体表预测温度，t
u_
表示内部预测温度，t
amb
表示环境温度，r
p
表示导热层的导热系数，r
t
表示人体组织的导热系数，r
iso
表示设置在检测模块外侧
的绝热模块的导热系数(示例性的，可以为绝热模块中的隔热气凝胶的导热系数)，a
iso_m
表示绝热模块的外表面积，as表示检测模块的直径(检测模块为圆柱体结构)，u
tf
表示热流密度，k
tf
为常数。
[0072]
图6为利用本技术实施例提供的核心体温检测方法和装置对受测者的核心体温进行测量的实验结果图。在图6中，tu表示第二传感器113采集的内部温度，预测的tu为将内部温度输入到预设的预测模型中进行处理得到的内部预测温度。td表示第一传感器112采集的体表温度，预测的td为将体表温度输入到预设的预测模型中进行处理得到的体表预测温度。先让受测者在室温环境中进行测试，然后在第2500s时让受测者穿上液冷服进行测试。在测试过程中利用口腔温度计采集到的受测者的口腔核心温度为36.7℃。
[0073]
从图6中可以看出，利用传感器采集到的体表温度和内部温度均呈指数形式增长，在1750s时，传感器采集到的体表温度和内部温度均达到稳定值。而通过本技术提供的预测模型，在初始时间就可以快速的预测出第一传感器和第二传感器的稳定温度。然后利用本技术提供的核心体温优化模型可以在极短的时间内确定受测者的核心体温，计算得到的核心温度与口腔核心温度之间的误差在0.1℃左右，误差较小。
[0074]
一方面，本技术提供的核心体温测量装置中设置有多层次多材料的隔热保温模块，将检测模块包裹在绝热模块中，可以减小外界环境对检测模块中的多个传感器采集的数值的影响，提高测量数据的准确性。此外，将绝热模块和检测模块设置在绑带上，便于将测量装置佩戴在受测者的胸腔表面，佩戴式的测量装置不受环境的限制，可以随时随地并持续性的对受测者的核心体温进行测量。另一方面，本技术提供的核心体温测量方法可应用于任意一个佩戴式的测量装置，由于传感器从初始的温度值到达稳定温度值之间需要较长的时间，因此，在获取到第一传感器采集到的体表温度以及第二传感器采集到的导热层的内部温度之后，分别将这两个温度值输入到预设的预测模型中进行处理，快速预测传感器的采集数值到达稳定状态时的体表预测温度以及内部预测温度。此外，根据受测者所处的环境温度以及导热层的热流密度等参数可以对传统的人体核心体温模型进行修正，可以减小外界环境因素对测量结果的干扰，提高核心体温的测量精度。
[0075]
基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种终端设备。如图7所示，该实施例的终端设备5包括：处理器501、存储器502以及存储在存储器502中并可在处理器501上运行的计算机程序504。计算机程序504可被处理器501运行，生成指令503，处理器501可根据指令503实现上述核心体温检测方法实施例中的步骤。
[0076]
本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。
[0077]
本技术实施例还提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行时实现上述方法实施例中的步骤。
[0078]
上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读存储介质至
少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如u盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。
[0079]
在本技术中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0080]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0081]
此外，在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”等应做广义理解，例如可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定、对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0082]
以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。