本發(fā)明涉及一種生理監(jiān)測器，且特別是涉及一種用于在流動(dòng)(ambulatory)和非流動(dòng)(non-ambulatory)應(yīng)用期間使用的穿戴式便攜式多參數(shù)監(jiān)測器。

背景

當(dāng)在苛刻環(huán)境中運(yùn)動(dòng)或工作時(shí)，或者如果由于在身體上或精神上的損害而無法對其身體的生理變化作出反應(yīng)，則個(gè)人可能會(huì)遭受與熱、心臟和呼吸相關(guān)的疾病。

在衛(wèi)生保健、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究和職業(yè)福利中使用各種監(jiān)測裝置來監(jiān)測生命體征參數(shù)，但是為了準(zhǔn)確監(jiān)測生命體征，這些監(jiān)測器通常僅限于非流動(dòng)使用，因此它們不適用于其中需要在流動(dòng)使用期間連續(xù)監(jiān)測生命體征的各種各樣的可能的應(yīng)用情況。

運(yùn)動(dòng)

在運(yùn)動(dòng)且更特別的職業(yè)運(yùn)動(dòng)和田徑運(yùn)動(dòng)中，國際競爭是對身體的各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最終挑戰(zhàn)：生理；生化；生物力學(xué)和心理學(xué)。專業(yè)和優(yōu)秀英運(yùn)動(dòng)員不斷努力提高每一毫秒計(jì)的表現(xiàn)。在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)中，生理家可以測量身體參數(shù)，例如核心體溫、心率、水合狀態(tài)、vo2最大值(最大有氧代謝能力)和乳酸閾值以評估身體狀況，幫助通知策略，并作為研究活動(dòng)的一部分。這些參數(shù)可以在實(shí)驗(yàn)室中被測量，但這個(gè)監(jiān)測水平在不同于受控背景的、環(huán)境條件、地形和心理驅(qū)動(dòng)因素不斷變化的領(lǐng)域的競爭環(huán)境中是不可能的。這個(gè)限制是由于所使用的侵入性技術(shù)，例如血液取樣或進(jìn)入身體的探針，和/或具有連接到診斷機(jī)、記錄器或計(jì)算機(jī)的纜線的裝置的不切實(shí)際性以及一些裝置的尺寸和重量。

在消費(fèi)體育市場中，心率監(jiān)測器自20世紀(jì)80年代以來一直在運(yùn)動(dòng)用戶周圍并在他們當(dāng)中廣泛采用，因?yàn)樗麄兣μ岣呓∩硭?。近來，只能監(jiān)測諸如速度、距離、熱量燃燒率、所走過的步伐和節(jié)奏的活動(dòng)的fitbit和jawbone腕帶等健身監(jiān)測器穿戴式產(chǎn)品市場迅速擴(kuò)大。利用智能手表還一起對活動(dòng)和心率進(jìn)行了監(jiān)測。傳統(tǒng)上，使用檢測心臟的電脈沖的胸帶來測量心率，但是可能存在觸頭不足以與皮膚接觸的可靠性問題。智能手表使用脈搏血氧儀技術(shù)，其中需要緊的皮帶來檢測來自在心血管系統(tǒng)的周邊處的手腕區(qū)域的脈搏。雖然這些設(shè)備測量心率有一些成功，但是當(dāng)今使用的大眾市場產(chǎn)品無法監(jiān)測其他生命體征參數(shù)。

衛(wèi)生保健

在關(guān)鍵護(hù)理中，使用多個(gè)設(shè)備來提供生命體征參數(shù)感測，其中一些是非常有侵入性的。通常測量的生命體征參數(shù)是核心體溫、心率、血壓、氧飽和度水平和呼吸率。隨著遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)的出現(xiàn)(旨在幫助長期慢性病患者在自己的家中獨(dú)立生活)，衛(wèi)生管理中的新需求強(qiáng)調(diào)需要對遠(yuǎn)程患者監(jiān)測的需要，以實(shí)現(xiàn)及早介入并防止惡化以及入院/再入院。例如，僅在英國每年，心血管疾病死亡人數(shù)大約159,000人(來源：britishheartfooundation，2011)，30,000例由于低溫的死亡(來源：bbcnews，2013)和25,000例慢性阻塞性肺疾病(copd)死亡(來源：nhschoices，2013)。

由于生理機(jī)制和認(rèn)知功能減退、缺乏流動(dòng)性、并發(fā)癥的發(fā)生以及廣泛使用具有生理副作用的藥物，老年人中常見的問題加大了風(fēng)險(xiǎn)。

對患有精神疾病的個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)被進(jìn)一步加大，特別是因?yàn)榫窦膊夏耆撕艹Ｒ?。精神健康患者由于在檢測方面和護(hù)理中的適當(dāng)管理方面的失敗而進(jìn)一步處于疾病風(fēng)險(xiǎn)之中，例如，用于改善在患有癡呆癥的老年人中的口服水化的具體干預(yù)仍然研究和了解不足。如果易受傷害的老年人可以輕松和方便地被評估并在需要時(shí)給予及時(shí)、適當(dāng)?shù)恼疹櫍敲从泻艽蟮臋C(jī)會(huì)來改善健康結(jié)果并降低整個(gè)醫(yī)療保健系統(tǒng)的成本。

新生兒、嬰兒和一直到4歲的兒童對高溫的影響特別敏感，并依靠他人來調(diào)節(jié)他們的環(huán)境及提供充足的液體。與成年人相比，他們有發(fā)生中暑的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗麄兊捏w溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)效率較低；他們產(chǎn)生更多的熱量(由于較大的表面積與體重比)；在運(yùn)動(dòng)和加發(fā)熱期間不太可能喝足夠的液體；他們的體溫以快3至5倍的速度變暖；他們出汗更少；他們具有較高的代謝率；以及他們無法照顧自己并控制自己的環(huán)境。發(fā)生中暑的兒童的其他危險(xiǎn)因素是：運(yùn)動(dòng)不足；超重或肥胖；發(fā)育遲緩或有認(rèn)知障礙；以及具有潛在醫(yī)療疾病(糖尿病)的那些兒童的風(fēng)險(xiǎn)較高。

年幼的孩子也比成年人更有可能脫水，因?yàn)榱黧w和溶質(zhì)的周轉(zhuǎn)率可能高達(dá)成年人的3倍。脫水是兒童發(fā)病和死亡的整體主要原因之一。在世界各地，估計(jì)每天有8000名5歲以下的兒童由于胃腸炎和脫水而死。僅胃腸炎就占所有兒科醫(yī)院入院率的10％左右。

軍事人員、消防員和急救人員

軍事人員和從事消防業(yè)的人員以及其他急救人員必須穿戴個(gè)人防護(hù)裝備(ppe)，以保護(hù)自己免受諸如化學(xué)藥劑、氣體、火災(zāi)、小武器和甚至簡易爆炸裝置(ied)等危險(xiǎn)威脅。這種ppe可以包括一系列核生化防護(hù)衣、消防服裝用具、防彈衣和防爆衣連同很多其它形式。根據(jù)其設(shè)計(jì)，ppe經(jīng)常包住穿戴者而免受威脅，并由于耐熱性的增加和低效的出汗機(jī)制而產(chǎn)生微氣候。這通過增加的工作速度、高環(huán)境溫度和濕度水平以及直接暴露于太陽而加重。凈效應(yīng)是對無意中引起熱和心血管應(yīng)力的威脅的一個(gè)或多個(gè)環(huán)境威脅的保護(hù)。

在這個(gè)應(yīng)力由體力勞動(dòng)、炎熱環(huán)境或佩戴ppe引起的情況下，它可以通過頻繁休息、保持水分、以及仔細(xì)監(jiān)測體溫和心率來預(yù)防或緩解。然而，在需要長時(shí)間暴露于炎熱環(huán)境或佩戴ppe的情況下，作為健康和安全的問題還需要個(gè)人冷卻系統(tǒng)。例如，在戰(zhàn)車上行進(jìn)的士兵可能面臨超過150華氏度的小氣候溫度，并需要車輛供電的冷卻系統(tǒng)。

每年在訓(xùn)練和作業(yè)巡視期間都有服役人員死亡。2013年7月3名英國sas士兵在breconbeacons中訓(xùn)練時(shí)的高度公開的死亡是關(guān)于此類的提醒。士兵因中暑而死亡。事實(shí)上每年約有1，900名美國士兵(來源：heatillness：preventionisbestdefence，www.army.mil，2010)和300名英國士兵(來源：ministryofdefence，2013)接受對中暑的醫(yī)學(xué)治療。還有心血管疾?。涸诎⒏缓购鸵晾怂劳龅?2名美國士兵就中有1人患有心臟病，其中四分之一是嚴(yán)重病例(來源：dailynews，2012)。

在消防業(yè)中，由于消防員在佩戴ppe時(shí)暴露于極端熱的環(huán)境而不可避免的脫水和變暖可能對人體的體溫調(diào)節(jié)和心血管系統(tǒng)造成嚴(yán)重的、有害的和致命的影響的事實(shí)，而使風(fēng)險(xiǎn)被加大。

因此顯然，測量各種生命體征中的一個(gè)或多個(gè)將在各種設(shè)置中具有效用?，F(xiàn)在將描述用于監(jiān)測在各種設(shè)置中的這些生命體征的一些目前可用的技術(shù)。

監(jiān)測核心體溫

溫度測量的目標(biāo)是測量核心體溫，其為重要器官的溫度，因此識(shí)別最接近反映那些器官的溫度的身體部位很重要。核心溫度可以在直腸、腸、食管、耳、血流、組織和皮膚(包括腋窩)處進(jìn)行測量。

傳統(tǒng)上，在敏銳的護(hù)理領(lǐng)域中，使用玻璃水銀溫度計(jì)用口測量溫度。這種方法被認(rèn)為在醫(yī)療保健中是有效的，但受到許多外部和環(huán)境變量(包括飲食和呼吸)的影響。此外，對健康和安全風(fēng)險(xiǎn)的擔(dān)憂正在增長，例如玻璃破裂和汞中毒的可能性。玻璃水銀溫度計(jì)已經(jīng)涉及交叉感染的發(fā)作和腹瀉的爆發(fā)。由于玻璃破裂和汞中毒的危險(xiǎn)，它在運(yùn)動(dòng)中不適合使用。

直腸溫度計(jì)是侵入性的、不舒服的，限制運(yùn)動(dòng)和有時(shí)的測量結(jié)果，經(jīng)常會(huì)經(jīng)歷使實(shí)際的認(rèn)知行為療法(c.b.t.)滯后，有交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)，受到所攝入的流體和食物的溫度的影響，且目前僅限于在實(shí)驗(yàn)室中使用。食管熱電偶由于插入熱敏電阻的困難、對鼻通道的刺激和在監(jiān)測期間的一般受驗(yàn)對象的不適是不受歡迎的。肺動(dòng)脈導(dǎo)管是非常侵入性的，且不適合于在運(yùn)動(dòng)期間使用。

腸道無線電藥丸(intestinalradiopill)在被攝取時(shí)測量腹部的溫度，并且將核心體溫?zé)o線地傳輸?shù)皆谏眢w外部佩戴的數(shù)據(jù)記錄器，當(dāng)它通過消化道行進(jìn)時(shí)。這些是非常昂貴的，因?yàn)樗幫枋且淮涡缘?。類似于直腸溫度計(jì)，它們受到所攝取的流體和食物的溫度的影響，并且經(jīng)歷使實(shí)際的認(rèn)知行為療法(c.b.t.)滯后(其可以被發(fā)現(xiàn)最接近大腦中的下丘腦)。

皮膚熱電偶遠(yuǎn)離核心，因此不適合于核心溫度測量。電子溫度計(jì)從腋窩或口腔獲取讀數(shù)，并使用算法計(jì)算溫度，但這些并不總是被認(rèn)為是臨床上準(zhǔn)確的。

鼓膜耳溫度計(jì)測量鼓膜(耳膜)的紅外溫度。耳溫度計(jì)準(zhǔn)確反映核心體溫，因?yàn)槎づc大腦中的溫度控制中心——下丘腦共享血液供應(yīng)。因此，核心溫度的變化在耳朵中比在其他部位更早或更準(zhǔn)確地被反映。它們作為用于測量核心體溫的方法變得越來越普遍，特別是在家庭醫(yī)療保健環(huán)境中和在對嬰兒的使用中，因?yàn)樗鼈兪褂闷饋矸浅０踩⒈徽J(rèn)為是醫(yī)學(xué)上準(zhǔn)確的。目前，在市場上可買到的耳溫度計(jì)僅被設(shè)計(jì)成用于記錄單次測量且不是穿戴式的。通常，耳溫度計(jì)包括由醫(yī)生在耳道開口處保持就位并且使用臨時(shí)插入到耳道入口中的角制物(horn)而對準(zhǔn)的熱電堆。因此，重復(fù)可能是不可靠的、耗時(shí)、對活動(dòng)是破壞性的并導(dǎo)致交叉污染。所有這些設(shè)備的一般限制是，它們通常需要一個(gè)以上的人來操作它們，因?yàn)樗鼈兺ǔＲ蕾囉诟郊釉O(shè)備；需要深入的知識(shí)來有效地或完全地使用它們；經(jīng)常太復(fù)雜而不能在開展活動(dòng)時(shí)進(jìn)行操作；并不總是提供持續(xù)的監(jiān)測，且大多數(shù)都是非流動(dòng)的。

國際專利申請公布號wo2005084531公開了一種水合監(jiān)測器，其包括具有用于經(jīng)由鼓膜來測量受驗(yàn)對象的核心體溫的溫度傳感器的耳機(jī)(earpiece)。在使用中將耳機(jī)設(shè)置在外耳中，并將溫度傳感器定位在耳道開口端處的通道中。耳機(jī)在使用中主要通過在耳朵的耳廓上的夾子保持在適當(dāng)位置。

監(jiān)測脈搏率、脈搏壓力和氧飽和度水平

在上身中的脈搏可以在太陽穴、頸部、耳朵或胸部處進(jìn)行。測量脈搏的兩種常見方法是通過心電圖(ecg)和脈搏血氧測量法。

脈搏血氧測量法可以通過吸光度或光體積描記器(ppg)來測量。通過吸光度的脈搏血氧測量法涉及通過相對薄的組織床(例如耳朵或手指)傳輸?shù)募t色和近紅外光，其中透射或反射的紅光和紅外光的比率是血液中的血紅蛋白和氧合血紅蛋白的相對量的度量。因?yàn)檫@些量的吸光度效應(yīng)不同，脈搏而被檢測到。也可以使用脈搏血氧測量傳感器來確定氧飽和度。

在市場上的大多數(shù)脈搏血氧儀具有ppg，其由于每個(gè)心跳的血容量的變化而振蕩，從而檢測脈搏。ppg技術(shù)的實(shí)質(zhì)上形式比脈搏血氧測量法更簡單，僅需要少量組件和對驅(qū)動(dòng)電路的較不復(fù)雜的控制。透射ppg可用于在耳朵處收集ppg數(shù)據(jù)，或反射ppg傳感器可在眉毛上方的額頭處或在太陽穴處進(jìn)行使用。用于在活動(dòng)或不活動(dòng)期間用ppg傳感器測量脈搏的可能部位是手腕、手指、手、耳朵、肩膀或太陽穴。

脈搏也可以根據(jù)其他方法(如ecg)來確定。ecg使用在身體上間隔開的電極來檢測心臟的電活動(dòng)。為運(yùn)動(dòng)應(yīng)用開發(fā)的心率監(jiān)測發(fā)射器使用兩個(gè)電極來檢測在每次心跳期間皮膚上的電壓差，并將信號連續(xù)和無線地發(fā)送到手表接收器。雖然這些設(shè)備通常用于監(jiān)測心臟或脈搏率，但是目前沒有可用于監(jiān)測潛在中暑的其他指標(biāo)(例如溫度)的設(shè)備，以及沒有確定中暑發(fā)作的方法

監(jiān)測呼吸率

呼吸率被視為不可見的生命體征。與正常呼吸率的偏差是有害的后果的已確立的預(yù)測指標(biāo)，并指示對治療的反應(yīng)。它可用于監(jiān)測或檢測各種病癥，包括呼吸狀況，如哮喘、胸部創(chuàng)傷或休克、代謝性酸中毒——包括腎衰竭和敗血癥、以及中樞性呼吸驅(qū)動(dòng)——包括頭部損傷、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和神經(jīng)肌肉疾病。

呼吸率在醫(yī)院中被記錄得很差，因?yàn)樗鼪]有被自動(dòng)化到與其他生命體征一樣的程度。目前確定呼吸率的方法是：通氣管面罩，其中連接到面罩的管道中的自由移動(dòng)的元件表示每次呼吸，并且由護(hù)理人員在六十秒時(shí)間段期間計(jì)數(shù)以得出每分鐘呼吸的度量；將重量加到重量輕的設(shè)備的在面罩上的傳感器；軀干上的傳感器，其中信號通常遭受背景噪聲；以及昂貴的在床上的傳感器。

本公開的簡要概述

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于測量鼓膜溫度的穿戴式設(shè)備。該設(shè)備包括耳塞。耳塞包括保持部分，其配置成保持在耳道內(nèi)并且在耳塞的最內(nèi)端處設(shè)置有布置成用于在使用中測量鼓膜溫度的紅外熱電堆，以及布置成將來自鼓膜的紅外信號反射到紅外熱電堆的敏感表面上的反射器。

因此，可以將紅外熱電堆的視場聚焦到鼓膜上。

反射器可以是凹面反射器。反射器可以是反射鏡。

紅外熱電堆的敏感表面可以布置成在使用中實(shí)質(zhì)上定位成平行于耳道。紅外熱電堆的敏感表面可以布置成在使用中實(shí)質(zhì)上定位成垂直于鼓膜。

保持部分可以由塊體材料形成，并且可以配置成在使用中沿著耳道延伸并實(shí)質(zhì)上填充耳道。耳塞還可以包括紅外熱電堆模塊，其包括支撐紅外熱電堆的殼體。耳塞還可以包括穿過耳塞延伸的用于在使用中輸出來自紅外熱電堆的信號的有線電連接，以及音頻傳導(dǎo)通道，其由至少部分地被限定在耳塞內(nèi)并被配置為波導(dǎo)以將聲音分程傳遞到耳塞的最內(nèi)端的音頻通路提供。音頻通路的輸出可以設(shè)置在耳塞的最內(nèi)端處，布置成在使用中在耳道中朝向鼓膜打開。

這本身被認(rèn)為是新穎的，且因此根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于測量鼓膜溫度的穿戴式設(shè)備。該設(shè)備包括耳塞。耳塞包括形成為在使用中沿著耳道延伸、實(shí)質(zhì)上填充耳道并被保持在耳道內(nèi)的保持部分；熱電堆模塊，其包括支撐布置在保持部分的最內(nèi)端處的紅外熱電堆的殼體，并且布置成在使用中測量鼓膜溫度；穿過耳塞延伸的有線電連接，其用于在使用中輸出來自紅外熱電堆的信號；以及音頻傳導(dǎo)通道，其由至少部分地被限定在耳塞內(nèi)并被配置為波導(dǎo)以將聲音分程傳遞到耳塞的最內(nèi)端的音頻通路提供。音頻通路的輸出端設(shè)置在耳塞的最內(nèi)端處，布置成在使用中在耳道中朝向鼓膜打開。

因此，提供了一種穿戴式設(shè)備，其能夠從位于骨骼的第二彎曲部處或附近的熱電堆準(zhǔn)確地測量核心體溫，從其可能獲得對鼓膜的全部或相當(dāng)大的部分的直接視線。穿戴式設(shè)備還能夠通過耳塞向鼓膜提供聲音，為用戶增加了穿戴式設(shè)備的舒適度。

音頻通路可以至少部分地圍繞有線電連接。音頻通路可以完全圍繞有線電連接。

保持部分可以被配置為實(shí)質(zhì)上將熱電堆模塊集中在耳道內(nèi)。保持部分可以被配置為實(shí)質(zhì)上將熱電堆模塊引導(dǎo)到鼓膜。

音頻通路可以實(shí)質(zhì)上同心地被限定在保持部分內(nèi)。

有線電連接可以是柔性pcb。有線電連接可以是臍帶電纜。

音頻通路可以部分地被限定在熱電堆模塊內(nèi)。因此，音頻通路的輸出端可以設(shè)置在熱電堆模塊的殼體中。

音頻通路可以被配置為無源波導(dǎo)以分程傳遞來自音頻驅(qū)動(dòng)器或周圍環(huán)境的聲音。

音頻傳導(dǎo)通道可以包括電連接到被配置為驅(qū)動(dòng)音頻驅(qū)動(dòng)器以輸出聲音的音頻輸入并耦合到音頻傳導(dǎo)通道。

穿戴式設(shè)備還可以包括被布置為從耳朵外部接收聲音的麥克風(fēng)。音頻輸入可以由從麥克風(fēng)得到的信號提供。

本公開提供了一種用于測量鼓膜溫度的穿戴式設(shè)備。該設(shè)備包括被配置為保持在耳道內(nèi)并且在耳塞的最內(nèi)端處設(shè)置有紅外熱電堆的耳塞。

因此，提供了能夠在一定范圍的情況下測量用戶的核心體溫的穿戴式設(shè)備。穿戴式設(shè)備被布置成保持在耳朵的耳道內(nèi)，以便防止穿戴式設(shè)備不經(jīng)意地從耳朵上移開。在耳塞的最內(nèi)端處供紅外熱電堆，確保紅外熱電堆設(shè)置得盡可能靠近鼓膜，該鼓膜將用于提供核心體溫的指示。與具有位于遠(yuǎn)離任何耳塞的最內(nèi)端處的熱電堆傳感器的模型相比，這種配置確保了更多的紅外輻射入射在紅外熱電堆上。

耳塞的形狀可以預(yù)先配置成將耳塞保持在耳道內(nèi)。因此，可以制造耳塞以匹配預(yù)掃描的耳道形狀，并且可以針對用戶單獨(dú)成形。耳塞的形狀可以實(shí)質(zhì)上與耳道的形狀互補(bǔ)。

耳塞的形狀可以是可變形的，以將耳塞保持在耳道內(nèi)。因此，耳塞可以由可變形材料形成，該可變形材料布置成當(dāng)插入耳朵內(nèi)時(shí)變形。可變形材料可以提供與使用預(yù)先配置的形狀實(shí)現(xiàn)的配合幾乎一樣好、一樣好或更好的配合。耳塞的形狀可以是可變形的以與耳道的形狀互補(bǔ)。

耳塞和紅外熱電堆可以每個(gè)配置成使得在使用中的紅外熱電堆接收來自鼓膜的紅外信號。

耳塞可以包括反射器，其布置成將來自鼓膜的紅外信號反射到紅外熱電堆的敏感表面上。因此，紅外熱電堆不需要直接面向發(fā)出紅外信號目標(biāo)區(qū)域。

反射器可以是凹面反射器。因此，紅外熱電堆的活性表面不需要與發(fā)出紅外信號目標(biāo)區(qū)域一樣大?？蛇x地，凹面反射器可用于將紅外信號集中，使得甚至可以使用相對不靈敏的紅外熱電堆來檢測在內(nèi)耳中發(fā)出的紅外輻射。反射器可以是反射鏡。

紅外熱電堆的敏感表面可以布置成實(shí)質(zhì)上定位成平行于耳道。因此，紅外熱電堆不需要是位于耳塞最內(nèi)端附近的唯一傳感器?？蛇x地，其上可以安裝紅外熱電堆的pcb不需要具有任何柔性連接，任何柔性連接將增加制造復(fù)雜性，并且因此增加穿戴式設(shè)備的成本。

耳塞可以包括在設(shè)備的外部和耳塞的最內(nèi)端之間的音頻傳導(dǎo)通道，其被配置為允許聲音從設(shè)備的外部通過耳塞傳到耳朵內(nèi)。因此，來自設(shè)備外部的聲音可能仍然被穿戴式設(shè)備被插入的同一個(gè)耳朵聽到。甚至在耳塞周圍設(shè)置密封件的情況下，聲音仍可能傳播。

音頻傳導(dǎo)通道可以是無源波導(dǎo)。音頻傳導(dǎo)通道可允許空氣和濕氣的通過。這允許環(huán)境熱量和濕氣從設(shè)備中傳遞出。這在用戶正在進(jìn)行劇烈活動(dòng)(如運(yùn)動(dòng))時(shí)尤為有益。

音頻傳導(dǎo)通道可以包括電連接到音頻輸入端并被配置為驅(qū)動(dòng)音頻驅(qū)動(dòng)器以輸出聲音的音頻驅(qū)動(dòng)器。

音頻輸入可以由布置成從耳朵外部接收聲音的麥克風(fēng)提供。因此，在一些實(shí)施方式中，音頻傳導(dǎo)通道是電通信通道，而根本不是物理通道。

密封構(gòu)件可以圍繞耳塞的邊界，以實(shí)質(zhì)上防止空氣通過在耳塞和耳道之間的區(qū)域。

耳塞的形狀可以至少部分地由密封構(gòu)件形成。

穿戴式設(shè)備還可以包括布置成設(shè)置在耳道外部的外部部分，其中外部部分的至少一部分布置成與耳朵的外耳區(qū)域相鄰。因此，穿戴式設(shè)備可以不只包括耳塞。穿戴式設(shè)備的一些部分可以突出到耳道外。通過將外部部分的一部分定位成與外耳相鄰，可以在穿戴式設(shè)備上設(shè)置另外的傳感器，以檢測可從耳朵的外耳區(qū)域檢測的身體的參數(shù)。

穿戴式設(shè)備還可以包括脈搏血氧測量傳感器，其被配置為測量脈搏率、脈量和氧飽和度水平中的至少一個(gè)。

脈搏血氧測量傳感器可以設(shè)置在設(shè)備的外部部分中。因此，脈搏血氧測量傳感器可以被布置成測量耳道外部的耳朵的一部分中的血管的特性。

穿戴式設(shè)備還可以包括包含第一電極和第二電極的ecg傳感器。因此，可以提供至少1導(dǎo)線ecg監(jiān)測器。

第一電極可以設(shè)置在外部部分或耳塞上并且被布置成與耳朵接觸。第二電極可以設(shè)置在另一穿戴式設(shè)備的外部部分或耳塞上，或者可以被配置為設(shè)置在耳朵的后面、下面或前面。因此，ecg傳感器的電極可以相對于一個(gè)或兩個(gè)耳朵位于不同的位置上。

穿戴式設(shè)備還可包括呼吸傳感器。呼吸傳感器可以設(shè)置在耳塞的最內(nèi)端處。呼吸傳感器可以被布置成設(shè)置在耳朵的后面或前面，使得可以經(jīng)由頜骨測量呼吸振動(dòng)。呼吸傳感器可以靠著外耳定位。

穿戴式設(shè)備可以物理地耦合到被配置為測量設(shè)備的移動(dòng)的指示的加速度傳感器。

在一些實(shí)施方式中，穿戴式設(shè)備可以包括加速度傳感器和脈搏血氧測量傳感器。因此，穿戴式設(shè)備可以被配置成測量血壓和呼吸率。

穿戴式設(shè)備還可以包括收發(fā)器，其被配置為將傳感器信號傳輸?shù)搅硪辉O(shè)備，其中傳感器信號基于紅外熱電堆、脈搏血氧測量傳感器、ecg傳感器、呼吸傳感器和加速度傳感器中的至少一個(gè)的測量。因此，設(shè)備被布置成輸出由另一設(shè)備可分析的數(shù)據(jù)。

穿戴式設(shè)備可以是耳機(jī)的形式。穿戴式設(shè)備可以是個(gè)人生理監(jiān)測設(shè)備或生理監(jiān)測器的形式。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，生理監(jiān)測器被布置成還包括用于連續(xù)測量受驗(yàn)對象的脈搏率、脈量、氧飽和度水平和呼吸率的任何一個(gè)或組合的脈沖傳感器，處理器布置成接受來自脈搏傳感器的測量，并計(jì)算所測量的脈搏率、脈搏壓力、脈量、氧飽和度水平和呼吸率的變化。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，生理監(jiān)測器可被布置成進(jìn)一步包括用于連續(xù)地測量受驗(yàn)對象的ecg的心電圖(ecg)傳感器，處理器被布置為接受來自ecg傳感器的測量并計(jì)算所測量的ecg的變化。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，生理監(jiān)測器可以被布置成進(jìn)一步包括用于連續(xù)測量受驗(yàn)對象的呼吸率的專用呼吸傳感器，處理器被布置成接受來自呼吸傳感器的測量并計(jì)算所測量的呼吸率的變化以及或替代地可以由脈沖傳感器確定的呼吸率的變化。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，生理監(jiān)測器可以被布置成進(jìn)一步包括用于連續(xù)地測量受驗(yàn)對象的運(yùn)動(dòng)和方向的運(yùn)動(dòng)傳感器，所述處理器被布置成接受來自運(yùn)動(dòng)傳感器的測量并計(jì)算所測量的運(yùn)動(dòng)和方向的變化。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，生理監(jiān)測器可以被布置為測量心沖擊圖(bcg)，處理器被布置為接受來自運(yùn)動(dòng)傳感器的測量并計(jì)算指示心率的變化的bcg的變化。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，生理監(jiān)測器可以被布置為測量脈搏傳播時(shí)間(ptt)，處理器被布置為接受來自脈搏傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器(bcg)和ecg傳感器中的兩個(gè)或更多個(gè)的組合的測量并計(jì)算ptt的變化。脈搏傳播時(shí)間是脈搏波速度的度量，而脈搏波速度又是相對血壓的估計(jì)。除了ptt測量之外，還可以使用血壓袖帶來校準(zhǔn)心臟舒張和收縮ptt測量并提供絕對血壓的估計(jì)。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，生理監(jiān)測器可以被布置為測量水合狀態(tài)，處理器被布置為接受來自溫度傳感器的測量并計(jì)算所測量的溫度的變化以確定水合狀態(tài)的變化(根據(jù)專利申請gb2411719b)。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，生理監(jiān)測器可以被布置為測量受驗(yàn)對象的鎮(zhèn)靜和/或麻醉水平，處理器被布置為接受來自溫度傳感器、脈搏傳感器、呼吸傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器中的任一個(gè)或組合的測量，并計(jì)算鎮(zhèn)靜和/或麻醉水平的變化。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，便攜式生理監(jiān)測器被布置成連續(xù)地測量核心體溫、脈搏率、脈搏壓力(ptt)、脈量、氧飽和度水平、ecg、呼吸率、水合狀態(tài)、鎮(zhèn)靜水平、麻醉水平和運(yùn)動(dòng)(包括bcg)和非侵入性方向中的任何一個(gè)或其組合。所有這些生理參數(shù)被實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且通過顯示器和/或音頻反饋將測量輸出給受驗(yàn)對象、臨床醫(yī)師或支持個(gè)人。以這種方式，受驗(yàn)對象、臨床醫(yī)生或其他個(gè)人可以看到和/或聽到他們的/受驗(yàn)對象的生理參數(shù)的當(dāng)前狀態(tài)和變化的狀態(tài)。通過在醫(yī)療保健環(huán)境中監(jiān)測或檢測這些參數(shù)的相對變化，受驗(yàn)對象/臨床醫(yī)生/支持個(gè)人可以確定健康狀況、不利的健康狀況的發(fā)病和對治療的反應(yīng)。在流動(dòng)防御和運(yùn)動(dòng)應(yīng)用中，相對變化可以確定健身狀況、運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)變化、疲勞、疾病的發(fā)病并在被引入到新環(huán)境內(nèi)時(shí)幫助監(jiān)測從疾病的恢復(fù)和適應(yīng)狀態(tài)。

本發(fā)明在醫(yī)療保健、職業(yè)福利和體育領(lǐng)域中特別有用。將所有上述生理和生命體征參數(shù)的測量合并到一個(gè)方便、輕便、無線和無創(chuàng)的多參數(shù)設(shè)備中具有優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)，其中幾乎所有參數(shù)目前都由單獨(dú)的設(shè)備測量，其中一些是侵入性的，且其中大部分由電纜束縛。

對住院患者醫(yī)療保健的優(yōu)點(diǎn)包括：提高了患者舒適度和流動(dòng)性，因?yàn)楸景l(fā)明設(shè)計(jì)成在一個(gè)小型非侵入式無線設(shè)備中提供對所有生命體征的監(jiān)測；非侵入性技術(shù)提供的提高的安全性，與現(xiàn)有技術(shù)和特別是在極少數(shù)情況下可導(dǎo)致致命穿孔的食管探針相反；由于連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測，作為早期干預(yù)的結(jié)果，更好的患者護(hù)理、結(jié)果和減少的醫(yī)院訪問次數(shù)和住院時(shí)間；由于只需要對患者進(jìn)行符合本發(fā)明的連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測一次，與用現(xiàn)有技術(shù)執(zhí)行單獨(dú)的周期性測量相反，臨床醫(yī)生和護(hù)理人員時(shí)間方面和因而成本和感染的交叉污染方面顯著減少；以及通過不必獲取或替換多個(gè)單參數(shù)現(xiàn)有技術(shù)裝置來測量一個(gè)患者的所有生命體征，成本方面進(jìn)一步降低。在遠(yuǎn)程醫(yī)療環(huán)境中，恢復(fù)或慢性病患者還將通過在家庭或在護(hù)理室中的遠(yuǎn)程監(jiān)測來獲得改善的護(hù)理，以確保在必要時(shí)的及時(shí)干預(yù)，這又將降低緊急事件發(fā)生率和再入院及其相關(guān)成本和對國家醫(yī)療系統(tǒng)的資源負(fù)擔(dān)，以及使更多的個(gè)人能夠在家中獨(dú)立生活。

本發(fā)明的益處的另一個(gè)例子是提供對具有影響多個(gè)生命體征參數(shù)的癥狀的病癥例如敗血癥或中風(fēng)的更及時(shí)和提高的診斷準(zhǔn)確度。敗血癥有可快速發(fā)展的癥狀，包括高溫、快速心跳和快速呼吸。中風(fēng)涉及對大腦的受損的血液供應(yīng)。同時(shí)檢測心率、心電圖、血壓和氧飽和度的變化會(huì)增加早期確定中風(fēng)發(fā)作的機(jī)會(huì)，并預(yù)防長期后果。

在諸如消防業(yè)和軍事等職業(yè)中，通過同時(shí)監(jiān)測所有生命體征參數(shù)，提供實(shí)時(shí)反饋并啟動(dòng)干預(yù)，本發(fā)明將防止由體溫調(diào)節(jié)、心臟和呼吸衰竭引起的疾病和死亡，特別是在惡劣環(huán)境中工作時(shí)。由于脫水影響體溫調(diào)節(jié)和心血管系統(tǒng)，本發(fā)明將使更快地診斷具有嚴(yán)重脫水的個(gè)體成為可能，這將大大降低心臟病發(fā)作和致命后果的機(jī)會(huì)。它還將提供關(guān)于人員的活動(dòng)情況的有用信息，并在訓(xùn)練中可用于改進(jìn)及監(jiān)測在健身和表現(xiàn)方面的改善。

在運(yùn)動(dòng)中，雖然本發(fā)明對于防止與大量受驗(yàn)對象中的職業(yè)工作者相同的條件將是至關(guān)重要的，但預(yù)計(jì)它將具有更大的作用，作為訓(xùn)練輔助以改善健身、表現(xiàn)和健康。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，便攜式生理監(jiān)測器包括耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)，其包含下列項(xiàng)中的任何一個(gè)或組合：通過鼓膜(耳鼓)和/或顳動(dòng)脈測量核心體溫的熱電堆傳感器；通過耳朵測量脈搏率、脈量、氧飽和度和呼吸的脈搏血氧測量傳感器；測量心電圖的至少兩個(gè)電極傳感器；通過骨傳導(dǎo)振動(dòng)和/或通過呼吸來測量呼吸率的麥克風(fēng)；測量運(yùn)動(dòng)、方向和bcg的加速度計(jì)；計(jì)算ptt的變化的脈搏傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器(bcg)和ecg傳感器中的兩個(gè)或多個(gè)的組合；以及手表、智能電話或其他視覺和/或聽覺指示器模塊，其向受驗(yàn)對象和/或其他個(gè)人提供實(shí)時(shí)反饋以將他們的/當(dāng)前和正在改變的生理參數(shù)通知給他們，并且在疾病發(fā)作時(shí)或更嚴(yán)重的疾病狀態(tài)時(shí)警告他們干預(yù)。如果包括相同類型的多個(gè)傳感器，則處理器可以被配置為平均化多個(gè)信號或者將來自單獨(dú)信號的數(shù)據(jù)提供給受驗(yàn)對象。

在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明的系統(tǒng)可以被配置為使得手表或智能電話包含脈搏血氧測量傳感器，所有其他傳感器包含在耳機(jī)中。

熱電堆傳感器檢測來自鼓膜的入射紅外輻射，并提供與受驗(yàn)對象的核心體溫相當(dāng)?shù)碾妷狠敵?。然后將此饋送到算法中，并通過指示器模塊輸出結(jié)果。優(yōu)選地，結(jié)果是受驗(yàn)對象的核心體溫，視情況而定包括中暑的任何警告。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，根據(jù)專利申請gb2411719b，將熱電堆傳感器的電壓輸出饋送到附加算法中，并且經(jīng)由指示器模塊輸出結(jié)果。優(yōu)選地，結(jié)果是受驗(yàn)對象的水合狀態(tài)，包括任何脫水警告。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，便攜式生理監(jiān)測器包括電加熱器元件以在電力啟動(dòng)和第一次測量之前立即將熱電堆傳感器的溫度快速平衡至聽覺通道的近似溫度，以當(dāng)設(shè)備插入到耳道中時(shí)穩(wěn)定熱電堆信號。

脈搏血氧測量傳感器通過穿過組織的不同波長的光的透射率來監(jiān)測受驗(yàn)對象的脈搏的氧飽和度水平。光電檢測器根據(jù)每個(gè)波長的吸收值和存在的氧飽和度水平接收不同波長的光的對應(yīng)比，并提供等效的電壓輸出。然后將此饋送到算法中，并通過指示器模塊輸出結(jié)果。優(yōu)選地，結(jié)果是受驗(yàn)對象的脈搏率、脈量、氧飽和度水平和呼吸率，包括心率變化性/心律失常的檢測。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明可以被配置為通過測量幾個(gè)波長的光的吸收來監(jiān)測氧的代謝，以區(qū)分開在氧合血紅蛋白與總血紅蛋白的百分比，并確定不利的健康狀況，包括缺氧(低氧)、在動(dòng)脈血中的氧缺乏(低氧血癥)或在組織水平處的氧缺乏。

作為脈搏血氧測量傳感器的可選方案或除了脈搏血氧測量傳感器以外，本發(fā)明的另外的實(shí)施方式還可以合并用于測量來自顳動(dòng)脈的脈搏率和壓力的壓電監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括閉塞動(dòng)脈的袖帶和從脈搏、時(shí)間和頻域的變化記錄并分析korotkoff聲音的壓電接觸麥克風(fēng)。

當(dāng)放置在身體上時(shí)，至少兩個(gè)ecg電極測量心臟的電傳導(dǎo)系統(tǒng)，并檢測由心跳產(chǎn)生的電脈沖，其提供與脈沖波形相當(dāng)?shù)碾妷?。這然后將被饋送到算法中，并通過指示器模塊輸出結(jié)果。優(yōu)選地，結(jié)果是受驗(yàn)對象的心電圖。

麥克風(fēng)通過顱骨和內(nèi)耳的骨傳導(dǎo)來檢測和監(jiān)測來自受驗(yàn)對象的呼吸的振動(dòng)和/或通過受驗(yàn)對象的呼吸來檢測和監(jiān)測聲波，并且提供與振動(dòng)和/或聲波的振幅相當(dāng)?shù)碾妷?。然后將此饋送到算法中，并通過指示器模塊輸出結(jié)果。優(yōu)選地，結(jié)果是受驗(yàn)對象的呼吸率和分布，包括不利的健康狀況的監(jiān)測和檢測。

加速度計(jì)(3軸，6軸或9軸)檢測受驗(yàn)對象的移動(dòng)和位置，并提供等效的數(shù)據(jù)，其然后被饋送到算法中，且結(jié)果通過指示器模塊輸出。優(yōu)選地，結(jié)果是節(jié)奏、速度、距離、所采用的步長、方向、熱量計(jì)數(shù)、活動(dòng)狀態(tài)、活動(dòng)水平、移動(dòng)性和/或晝夜節(jié)奏，包括不利的健康狀況的監(jiān)測和檢測。加速度計(jì)可以是3軸，6軸或9軸加速度計(jì)，并且可以與陀螺儀和/或磁力計(jì)結(jié)合使用或代替陀螺儀和/或磁力計(jì)。

加速度計(jì)還可用于確定bcg、測量心率的可選方法和通過測量由于每次心跳突然將血液注入血管而引起的人體的重復(fù)運(yùn)動(dòng)來確定ptt的方法。運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)被饋送到算法中，且結(jié)果通過指示器模塊輸出并被饋送到ptt算法中。

可以測量用ppg和bcg或ppg和ecg的組合或?yàn)榱俗畲蟮臏?zhǔn)確度用所有三個(gè)確定的ptt以確定與血壓(bp)相關(guān)的脈搏波速度(pwv)。ptt提供相對bp的估計(jì)，并需要校準(zhǔn)以獲得絕對bp(舒張和收縮值)的估計(jì)。在監(jiān)測會(huì)話期開始時(shí)或期間，可以對bp袖帶提供校準(zhǔn)。

在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，可以使用ppg、來自加速度計(jì)的數(shù)據(jù)、脈搏血氧測量傳感器和/或?qū)Ｓ煤粑鼈鞲衅鞯慕M合來建立運(yùn)動(dòng)對象的最大有氧代謝能力(v02max)。

優(yōu)選地，耳機(jī)包括一個(gè)或多個(gè)空氣流動(dòng)通道，以允許圍繞聽覺通道的環(huán)境空氣的流動(dòng)并且使受驗(yàn)對象能夠繼續(xù)聽到環(huán)境聲音。為了防止在沒有或有不足的空氣通道以允許環(huán)境空氣的流動(dòng)和環(huán)境聲音的傳遞的情況下對聽力的不平衡，一個(gè)或多個(gè)外部麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器和處理器可以被配置為在從揚(yáng)聲器向受驗(yàn)對象的內(nèi)耳傳輸聲波或骨傳導(dǎo)振動(dòng)之前接受來自麥克風(fēng)的環(huán)境聲音的測量。環(huán)境聲音可以在被傳送到內(nèi)耳之前被放大，以與常規(guī)的助聽器類似的方式改善受驗(yàn)對象的聽力能力?？梢允褂脭?shù)字信號處理器(dsp)來改善音頻信號質(zhì)量。

主設(shè)備和/或遠(yuǎn)程設(shè)備可以被配置為除了揚(yáng)聲器之外還合并一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)以捕獲語音輸入并且作為電話設(shè)備操作，包括用作包括相關(guān)天線的主要電話設(shè)備或從設(shè)備到主電話設(shè)備，其中聲音從主設(shè)備接收并經(jīng)由從設(shè)備輸出到受驗(yàn)對象，或者受驗(yàn)對象的語音被從設(shè)備捕獲并傳輸?shù)街髟O(shè)備。主和/或遠(yuǎn)程設(shè)備可以利用一個(gè)或多個(gè)麥克風(fēng)來也啟用噪聲消除(隔離)以減少環(huán)境噪聲。噪聲消除特征可以被配置為由受驗(yàn)對象可切換以在音樂重放或通信與聽到周圍環(huán)境之間切換。

在可選實(shí)施方式中，本發(fā)明可以被配置為向?qū)ο筇峁┣笆龉δ芤约皢温暤缆曇粲糜谕ㄐ?電話和將環(huán)境聲音傳送到用戶的單獨(dú)的耳機(jī)，或者作為一對耳機(jī)以提供立體聲以將音頻聲音(音樂)從本地存儲(chǔ)在耳機(jī)上或從遠(yuǎn)程設(shè)備傳輸?shù)囊魳奉~外傳輸?shù)绞茯?yàn)對象的內(nèi)耳。

優(yōu)選地，便攜式生理監(jiān)測器耳機(jī)被設(shè)計(jì)成穩(wěn)定地安裝在受驗(yàn)對象的耳朵內(nèi)并保持恒定的位置。例如，傳感器、處理器和支持電子設(shè)備可以安裝在可延展的橡膠或聚氨酯構(gòu)件或類似部件中，以使它可適應(yīng)地安裝在受驗(yàn)對象的不同尺寸的耳朵內(nèi)。在另一可選方案中，可以提供各種尺寸的耳機(jī)，以允許受驗(yàn)對象選擇最佳配合和舒適度。在另一個(gè)可選方案中，耳機(jī)可以被定制地模制到受驗(yàn)對象的耳朵以獲得最佳的配合和舒適度。

幾乎所有的男人和女人——包括殘疾人——都可以使用本發(fā)明的實(shí)施方式。最終可以產(chǎn)生各種實(shí)施方式以滿足以下各種需要：

a.專業(yè)和業(yè)余運(yùn)動(dòng)員和男運(yùn)動(dòng)員/女運(yùn)動(dòng)員(和新手運(yùn)動(dòng)員)；

b.運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究；

c.運(yùn)動(dòng)生理學(xué)；

d.軍人(陸軍，皇家海軍和皇家空軍、特種部隊(duì))；

e.警務(wù)人員；

f.消防員；

g.在職業(yè)健康中和在勞累性發(fā)熱或心血管疾病(面包店工人、農(nóng)民、建筑工人、礦工、鍋爐房工人、工廠工人)的風(fēng)險(xiǎn)下的那些人；

h.老人和體弱者；

i.醫(yī)療患者(住院患者和手術(shù)前或門診患者)；

j.健康保健遠(yuǎn)程醫(yī)療；

k.精神和慢性病患者；

l.包括所有個(gè)人的國內(nèi)醫(yī)療保健；

m.小兒科；以及

n.正常的公眾對象。

附圖簡述

將參考附圖在下文中進(jìn)一步描述本發(fā)明的實(shí)施方式，在附圖中：

圖1是便攜式生理監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)施方式的方框圖；

圖2是合并圖1的系統(tǒng)的便攜式生理監(jiān)測產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)的示意圖；

圖3是合并圖1的系統(tǒng)的便攜式生理監(jiān)測器的示意圖；

圖4是圖3的監(jiān)測器的耳機(jī)的橫截面圖；

圖5是圖3的監(jiān)測器的耳機(jī)的另一實(shí)施方式的橫截面圖；以及

圖6是圖5的耳機(jī)的可選配置的橫截面圖。

圖7是含有校準(zhǔn)技術(shù)的便攜式生理監(jiān)測器的示意圖。

圖8是具有傳感器的可調(diào)節(jié)入射角的便攜式生理監(jiān)測器的示意圖。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有凹面反射器的便攜式生理監(jiān)測器的圖。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的便攜式生理監(jiān)測器。

圖11示出了圖10所示的便攜式生理監(jiān)測器的可選實(shí)施方式的分解圖和組裝圖。

圖12示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的生理監(jiān)測器的示意圖。

詳細(xì)描述

圖1是便攜式生理監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)施方式的方框圖。

便攜式生理監(jiān)測系統(tǒng)10包括溫度傳感器20、脈搏血氧測量傳感器30、呼吸傳感器50、運(yùn)動(dòng)傳感器60、處理器70和顯示器90。優(yōu)選地，便攜式生理監(jiān)測系統(tǒng)還包括ecg傳感器40和揚(yáng)聲器80。

溫度傳感器20布置成測量受驗(yàn)對象的核心體溫；脈搏血氧測量傳感器30被布置為測量受驗(yàn)對象的脈搏率、脈量和氧飽和度水平；ecg傳感器40被布置成測量受驗(yàn)對象的ecg；呼吸傳感器50被布置成測量受驗(yàn)對象的呼吸率；以及運(yùn)動(dòng)傳感器60被布置成測量受驗(yàn)對象的移動(dòng)和方向。所有傳感器被布置成將所測量的生理參數(shù)傳送到處理器70。在接收到測量時(shí)，處理器被布置成將一個(gè)或多個(gè)參數(shù)輸出到揚(yáng)聲器80和/或顯示器90。

圖2是合并圖1的系統(tǒng)的便攜式生理監(jiān)測產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)的示意圖。

耳機(jī)100布置成將生理參數(shù)測量傳送到諸如智能手表120、智能電話130、膝上型計(jì)算機(jī)或臺(tái)式計(jì)算機(jī)140和平板計(jì)算機(jī)150的遠(yuǎn)程常用消費(fèi)無線設(shè)備。對于諸如在家中或在療養(yǎng)院監(jiān)測受驗(yàn)對象或患者的應(yīng)用來說，耳機(jī)100還被布置成將測量傳送到啟用互聯(lián)網(wǎng)的集線器160，該集線器又將測量和/或警報(bào)傳送給定位成根據(jù)需要來支持受驗(yàn)對象或患者的遠(yuǎn)程監(jiān)測和響應(yīng)小組。

圖3是合并圖1的系統(tǒng)的一部分的便攜式生理監(jiān)測器的示意圖。圖4是在圖3的監(jiān)測器的耳機(jī)的橫截面圖。

便攜式生理監(jiān)測器包括耳機(jī)100和諸如智能手表120或智能電話130的遠(yuǎn)程無線設(shè)備。

耳機(jī)100具有通常由在使用中保持在耳朵中并且支撐設(shè)置在其中的多個(gè)傳感器和部件的單個(gè)部件形成的殼體110。在其他實(shí)施方式中，殼體110可以由多個(gè)單獨(dú)形成的部件組裝。然而，殼體110可以被劃分成由圖4中標(biāo)記為i的箭頭表示的內(nèi)部部分和由圖4中標(biāo)記為o的箭頭表示的外部部分。內(nèi)部部分i被成形和配置成插入到耳道中并在使用中至少部分地由可延展的蓋109保持，該可延展的蓋109通常由順應(yīng)性和彈性材料(例如可壓縮的泡沫套筒或模制的硅酮耳機(jī))形成，因?yàn)樗c穿戴者的耳道接觸。外部部分o被成形和配置成插入到耳朵的外耳(即位于耳道入口處的耳朵的碗形腔)中，并且在使用中至少部分地由殼體110的內(nèi)部部分i保持在其中。可選地，可以設(shè)置從外部部分o延伸的耳朵上夾子，以在使用中被夾持在穿戴者的耳廓上，以在使用中進(jìn)一步將耳機(jī)100保持在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?/p>

耳機(jī)100包括定位在耳機(jī)的內(nèi)部部分i的端部處的熱電堆101，以測量鼓膜的溫度作為核心體溫的參考。熱電堆101依尺寸被制造成位于并且保持在殼體內(nèi)的耳道本身中，而不是在耳道的入口處。通過將熱電堆定位在靠近鼓膜處并由與耳道通過界面連接并保持在耳道中的耳塞將它密封在實(shí)際上封閉的環(huán)境中，即使在流動(dòng)使用期間，也可以將熱電堆可靠地保持在適當(dāng)位置上以感測來自鼓膜的輻射，并以無創(chuàng)或微創(chuàng)方式提供準(zhǔn)確和長期的核心體溫測量。熱電堆在其敏感平面中優(yōu)選地小于3mm×3mm，甚至更優(yōu)選地為2mm×2mm或更小。在耳機(jī)100中用于長期耳內(nèi)使用的合適的熱電堆的例子是由德州儀器(texasinstruments，dallas，tx，usa)制造的超小型芯片規(guī)模封裝tmp006中的紅外熱電堆傳感器(http：//www.ti.eom/product/tmp006#dscriptions)，其具有僅僅1.6mm×1.6mm的封裝尺寸。在一些實(shí)施方式中，熱電堆可以是2mm×2mm或更小。熱電堆測量物體的溫度，而不需要與物體接觸。該傳感器使用熱電堆來吸收從正被測量的物體發(fā)出的無源紅外能量，并使用熱電堆電壓的相應(yīng)變化來確定物體溫度。熱電堆電壓被數(shù)字化并通過串行通信被報(bào)告給處理器70(圖4中未示出)。當(dāng)被校準(zhǔn)時(shí)且當(dāng)信號通過在比如一分鐘窗口的測量周期上平均化來被平滑時(shí)，熱電堆101的誤差率降低，并且它提供±0.1℃的精度。熱電堆101被設(shè)置有用于測量模具溫度的板載熱敏電阻(未示出)，模具溫度也被報(bào)告給處理器。處理器可以使用所報(bào)告的模具溫度，和可選地使用在模具溫度和由熱電堆檢測到的溫度之間的差來降低由熱電堆報(bào)告的信號中的本底噪聲，提供更高的信噪比。使用這種類型的小型熱電堆允許熱電堆101位于并保持在耳道中，允許正在進(jìn)行的流動(dòng)核心體溫監(jiān)測的提高的準(zhǔn)確度和靈敏度，同時(shí)還為耳機(jī)100中的附加組件和功能提供空間，如下面所描述的。

耳機(jī)還包括脈搏血氧測量傳感器102，其包括定位成極接近彼此的兩個(gè)發(fā)光二極管和光電檢測器，以測量耳朵的外耳中的血管的脈搏率、脈量和氧飽和度水平；定位成從耳朵的外耳測量心臟的電傳導(dǎo)系統(tǒng)的ecg傳感器103；呼吸傳感器104，其通過骨傳導(dǎo)來測量通過內(nèi)耳的呼吸振動(dòng)；定位成測量受驗(yàn)對象的頭部的移動(dòng)和方向的加速度計(jì)傳感器105；以及被布置成將生理參數(shù)測量傳達(dá)給智能手表120或智能電話130的收發(fā)器106。

脈搏血氧測量傳感器102直接位于半透明或透明窗口115的后面，其本身位于耳朵的外耳區(qū)域中。

在可選實(shí)施方式中，呼吸傳感器104可以定位在耳朵的耳廓后面，以通過頜檢測呼吸振動(dòng)，頜可以替代在圖4的實(shí)施方式中示出的呼吸傳感器104或作為其補(bǔ)充被提供，設(shè)置在熱電堆101附近的耳機(jī)的端部處，以通過鼓膜來檢測呼吸振動(dòng)。

ecg傳感器103包括兩個(gè)電極，其在可選實(shí)施方式中可被配置為在外耳區(qū)域中有一個(gè)電極，而在耳朵之后有一個(gè)電極，或者其中使用兩個(gè)耳機(jī)作為一對，在外耳區(qū)域中的每個(gè)耳機(jī)中有一個(gè)。

耳機(jī)100、智能手表120和智能電話130都包括一個(gè)或多個(gè)電池以供應(yīng)電力。至少在耳機(jī)100的情況下，優(yōu)選地是，電池107通過到電源的適當(dāng)連接或到電源的感應(yīng)耦合而從耳機(jī)內(nèi)被再充電。為了節(jié)省電池電力，收發(fā)器106可以僅周期性地運(yùn)行。耳機(jī)100、智能手表120和智能電話130可以包括休眠模式，以在不使用時(shí)進(jìn)一步節(jié)省電力。

智能手表120和智能電話130包括布置成從耳機(jī)接收測量的收發(fā)器、執(zhí)行計(jì)算的處理器和向受驗(yàn)對象提供關(guān)于上述一個(gè)或多個(gè)生理參數(shù)的狀態(tài)的反饋的顯示器90。優(yōu)選地，監(jiān)測器在實(shí)質(zhì)上實(shí)時(shí)基礎(chǔ)上操作。優(yōu)選地，收發(fā)器106經(jīng)由無線數(shù)據(jù)協(xié)議(例如bluetoothtm低能)或其他合適的無線通信系統(tǒng)進(jìn)行通信。

一次性或可清潔的蠟紗布108防止蠟和其它異物進(jìn)入耳機(jī)。

圍繞耳機(jī)100的主體的可延展的蓋109確保受驗(yàn)對象的舒適性和良好配合。蓋109可以是定制的或通用的模具，并且可以以不同的尺寸被提供以確保最佳的配合和舒適性。蓋109可以包括凹進(jìn)的通道，以使環(huán)境聲音能夠到達(dá)受驗(yàn)對象的內(nèi)耳，從而確保不會(huì)失去聽力或情境意識(shí)，并且還允許空氣循環(huán)以防止在運(yùn)動(dòng)期間在聽覺通道中積聚水分。即使在不需要環(huán)境聲音傳輸?shù)膽?yīng)用中，空氣的循環(huán)也可能是包括凹進(jìn)的通道以允許熱和空氣轉(zhuǎn)移的唯一原因。

可延展的蓋109可以是可移除的和可互換的/可替換的，允許使用耳機(jī)以衛(wèi)生、無創(chuàng)或微創(chuàng)方式進(jìn)行在相繼的患者的遠(yuǎn)程、住宅、臨床和姑息護(hù)理設(shè)置和手術(shù)設(shè)置中的對相繼的患者的生命體征監(jiān)測。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，可以提供音頻饋通通道111以使來自音頻產(chǎn)生設(shè)備的管能夠附接到耳機(jī)100并且將音頻分程傳遞到受驗(yàn)對象的內(nèi)耳。音頻饋通通道111可以由殼體110形成并且被配置為波導(dǎo)以向內(nèi)耳提供聲音。在使用中通向耳道的音頻饋通通道111的輸出被布置成相鄰于熱電堆101。在圖4所示的實(shí)施方式中，音頻饋通通道111沒有耦合到任何有源音頻發(fā)生源(activeaudiogeneratingsource)，而是僅向周圍環(huán)境開放，以允許環(huán)境聲音的被動(dòng)吞吐量以便于穿戴者的情境意識(shí)。

圖5是圖3的監(jiān)測器的耳機(jī)的另一實(shí)施方式的橫截面圖。作為音頻饋通通道111的可選方案，有源音頻(activeaudio)可以由揚(yáng)聲器112提供。麥克風(fēng)113可以與揚(yáng)聲器112結(jié)合來使用以記錄環(huán)境噪聲，并且提供噪聲消除或放大環(huán)境聲音以提升受驗(yàn)對象的聽力，如在助聽器中。可選地，諸如音樂或語音的音頻信號可以例如經(jīng)由在收發(fā)器106和智能手表120或智能電話130之間的bluetooth^tm連接來提供給揚(yáng)聲器112，并通過音頻饋送通道111播放給穿戴者。

在提供揚(yáng)聲器112的情況下，可以可聽得見地或替代地通過顯示器90提供上述生理參數(shù)的狀態(tài)反饋。當(dāng)達(dá)到預(yù)定的參數(shù)水平和/或需要介入時(shí)，警報(bào)可以通過揚(yáng)聲器112和顯示器90發(fā)出聲音。

圖6是在圖5的耳機(jī)的可選配置的橫截面圖。在耳機(jī)100單獨(dú)地被使用的情況下，揚(yáng)聲器112可以提供對通信和反饋狀態(tài)有用的單聲道聲音。在可選實(shí)施方式中，耳機(jī)100可以被配置為一對耳機(jī)，以通過利用兩個(gè)揚(yáng)聲器112來提供用于音樂重放的立體聲輸出或通信聲音輸出的改善的質(zhì)量。在這種配置中，電纜/皮帶114可以連接兩個(gè)耳機(jī)，并且提供電連接以在耳機(jī)之間共享電力，并且實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)耳機(jī)之間的組件的最優(yōu)化共享。皮帶114還將用作防止丟失一個(gè)耳機(jī)100并且可以提供如果設(shè)置有夾子則將耳塞100固定到衣服上的方法的便利方式。

由于熱電堆101是裸硅片，它將容易受到在180度視場內(nèi)幾乎任何地方出現(xiàn)的熱輻射信號(受到對靈敏度的近似cos²θ加權(quán))。耳道的溫度通常不同于鼓膜的溫度，且因此不是身體的核心溫度的真實(shí)度量。作為目標(biāo)對象，鼓膜具有約4mm的半徑，且耳機(jī)100布置成使得熱電堆101可能沿著耳道離開鼓膜約15mm，這意味著實(shí)際鼓膜將構(gòu)成視場的相對小的一部分。因此，為了提供從熱電堆101獲得的溫度信號的提高的準(zhǔn)確度，應(yīng)該補(bǔ)償這個(gè)溫度效應(yīng)。

圖7是含有校準(zhǔn)技術(shù)的便攜式生理監(jiān)測器的示意圖。耳機(jī)100可以被配置成合并位于耳機(jī)的外表面上或附近的熱敏電阻器116，以測量在從外耳到鼓膜的多個(gè)深度處的聽覺通道壁的溫度，以產(chǎn)生聽覺通道的溫度梯度圖從而進(jìn)一步補(bǔ)償來自聽覺通道的紅外熱，這可能會(huì)使由熱電堆101接收的鼓膜信號受影響。熱敏電阻116還可以用于通過檢查所測量的溫度在聽覺通道的溫度范圍內(nèi)——與環(huán)境溫度相反——來幫助確保耳機(jī)相對于離外耳的距離放置在聽覺通道中的正確深度處。在這種情況下，熱敏電阻器116還用于警告處理器，設(shè)備位于受驗(yàn)對象的聽覺通道中，并且測量將對應(yīng)于耳朵。同樣地，當(dāng)臨時(shí)或在使用結(jié)束時(shí)將耳機(jī)從受驗(yàn)對象移除時(shí)，它們也會(huì)警告處理器。

作為熱敏電阻116的可選方案，電容式傳感器可以用于檢測設(shè)備是否插入聽覺通道中并且是否位于正確深度處的相同功能。電容式傳感器靠著聽覺通道壁的接觸和傳導(dǎo)將實(shí)現(xiàn)這一功能。

圖8是具有熱電堆傳感器101的可調(diào)入射角的便攜式生理監(jiān)測器的示意圖。為了能夠調(diào)節(jié)相對于鼓膜視線的熱電堆101的角度以確保最大的準(zhǔn)確度，耳機(jī)100可以含有旋轉(zhuǎn)頭部117或其它機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)在耳機(jī)位于聽覺通道內(nèi)時(shí)可以在受驗(yàn)對象上的該設(shè)備的設(shè)置期間被調(diào)節(jié)。處理器將被配置為在測量最熱溫度時(shí)警告受驗(yàn)對象或臨床醫(yī)生，指示熱電堆101的最佳角度。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有凹面反射器的便攜式生理監(jiān)測器的圖。

在這個(gè)特定的實(shí)施方式中，為了簡單起見，熱電堆101被隔離地示出在使用在耳道中的位置以及凹面反射器118，耳機(jī)的其余部件未示出。在該特定實(shí)施方式中，熱電堆101被設(shè)置為實(shí)質(zhì)上平行于殼體110的壁或通過通道111的音頻饋送的軸線。通常，熱電堆101的敏感表面不面向配置成相鄰于用戶的鼓膜設(shè)置的耳機(jī)殼體110的開口端，而替代地在與其傾斜或垂直的角度下布置。這可以用于減小熱電堆101在耳道中的橫截面范圍，在耳機(jī)100的內(nèi)部部分i內(nèi)提供更多的空間。耳機(jī)100還設(shè)置有凹面鏡118，其被布置成將從鼓膜發(fā)出的紅外輻射引導(dǎo)到熱電堆101上。凹面鏡118將來自鼓膜的方向的紅外輻射的射線朝向熱電堆101的敏感面反射并聚焦。凹面鏡118被成形并用于將視場限制在通常在使用中的鼓膜的方向上，增加輻射的集中面積，并因此提高在使用中熱電堆101產(chǎn)生的溫度測量的信號強(qiáng)度和準(zhǔn)確度。當(dāng)通過被配置為可靠地將熱電堆和反射器保持在適當(dāng)位置的耳塞定位在耳道中時(shí)，這可以提供鼓膜溫度的可靠信號，較少信號貢獻(xiàn)來自耳道。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的便攜式生理監(jiān)測器。

便攜式生理監(jiān)測器是以耳機(jī)100的形式的穿戴式設(shè)備的形式，其包括殼體110和由保持部分109覆蓋的耳塞部分100i，所述保持部分109配置成在耳道中延伸并由于已經(jīng)被模制成穿戴者的耳朵的形狀或者由于由變形成穿著者的耳朵的形狀的彈性材料形成而實(shí)質(zhì)上填充耳道的橫向?qū)掗焻^(qū)域。保持部分109布置成在使用中將殼體110保持在耳道中。耳機(jī)100還包括熱電堆模塊100t，該熱電堆模塊包括支撐內(nèi)耳pcb182的耳機(jī)殼體部分，本身包括熱電堆101和實(shí)質(zhì)上如前面參考圖9所述的凹面反射器118。在其他實(shí)施方式中，用于拾取來自鼓膜的紅外信號的熱電堆裝置可以不同于圖9所示的。內(nèi)耳pcb182連接到第一外部pcb184，第一柔性pcb186提供與內(nèi)耳pcb182的有線“臍帶”電連接。第一外部pcb184連接到具有第二柔性pcb187的第二外部pcb185。第一外部pcb184包括揚(yáng)聲器112、脈搏血氧測量傳感器102和加速度傳感器105。第二外部pcb185包括環(huán)境麥克風(fēng)113。通過通道111的音頻饋送由相鄰于熱電堆101限定的輸出在使用中通往耳道中的音頻腔提供，由此，允許音頻通過熱電堆101朝向鼓膜傳播。通過通道111的音頻饋送從揚(yáng)聲器112接收音頻，揚(yáng)聲器112被配置為產(chǎn)生由麥克風(fēng)113接收的音頻。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，揚(yáng)聲器112可以附加地或可選地產(chǎn)生從其他源接收的音頻。通過在使用中在耳道中延伸并實(shí)質(zhì)上填充耳道的耳塞100i將熱電堆模塊100t可靠地保持在適當(dāng)位置允許以對穿戴者舒適和經(jīng)得起檢驗(yàn)的方式可靠地測量鼓膜溫度。提供在使用中通過耳塞延伸的音頻通道和通往耳道的開口允許在使用中向穿戴者的內(nèi)耳提供聲音?？蛇x地，音頻通路實(shí)質(zhì)上包圍或在實(shí)施方式中包封或包括有線電連接或與有線電連接同心，允許更緊湊的結(jié)構(gòu)和空間的更好使用。通常，熱電堆模塊100t由將部分109保持到其一側(cè)或其后面的耳塞100i而定位在耳道中在通常集中的位置上，音頻通路輸出然后處于熱電堆模塊100t的區(qū)域中，以便將聲音輸出到耳道內(nèi)。因此，熱電堆模塊100t定位成主要從鼓膜獲得信號不會(huì)因音頻通路的提供而受到損害，音頻通路被配置成通往在熱電堆模塊100t的區(qū)域內(nèi)的耳道以在使用中向內(nèi)耳提供聲音。在這方面中，熱電堆模塊100t可被可靠地保持在耳道中的第二彎曲部處或附近的耳道內(nèi)的“中心”位置上，鼓膜位于耳道之后。耳塞和熱電堆模塊被成形和形成所需尺寸以可定位在耳道中的第二彎曲部附近，熱電堆模塊優(yōu)選地在其最大橫向尺寸上小于4mm，甚至更優(yōu)選地小于3.5mm直徑。為了允許熱電堆模塊的準(zhǔn)確定位，熱電堆模塊100t可以在耳塞的最內(nèi)端處從保持部分109至少部分地向前延伸。耳塞100i和熱電堆模塊100t可以在其最內(nèi)端的區(qū)域中呈橢圓形。音頻通路的輸出端位于熱電堆模塊的中心位置的一側(cè)或鄰近。音頻通路的輸出端可以對溫度傳感器模塊的后部開放，特別是在音頻通路至少部分地圍繞來自熱電堆模塊100t的有線電連接的情況下。這些布置提供了空間的有效利用，以允許通過耳道將聲音提供給內(nèi)耳，該耳道實(shí)質(zhì)上填充有耳塞保持部分109，以準(zhǔn)確地定位熱電堆模塊100t來接收來自鼓膜的信號。

圖11示出了圖10所示的便攜式生理監(jiān)測器的熱電堆模塊100t的可選實(shí)施方式的分解圖和組裝圖，并且實(shí)質(zhì)上如參考圖10所述的，除了下文描述的差異之外。殼體110由覆蓋零件188和內(nèi)部主體零件189形成。注意，僅示出了耳機(jī)100的內(nèi)部主體。如可以看到的，圖11和還有圖10的設(shè)計(jì)的模塊化結(jié)構(gòu)允許相對簡化的制造和組裝過程，具有最少數(shù)量的部件。

圖12示出根據(jù)本發(fā)明的方面的穿戴式設(shè)備的示意圖。穿戴式設(shè)備100包括耳塞，其包括通過模制或由彈性材料形成的保持部分220，以便在使用中成形以符合并實(shí)質(zhì)上填充穿戴者的耳道并且沿著耳道延伸以將穿戴者設(shè)備100保持在耳道內(nèi)。耳塞還包括被配置為設(shè)置在耳塞的最內(nèi)端處的熱電堆模塊200。保持部分220在耳道中延伸一直到熱電堆模塊200。熱電堆模塊200包括殼體，并通過以臍帶電纜210的形式的電連接連接到另外的電氣部件，例如電池(未示出)。熱電堆模塊200還包括如前所述的紅外熱電堆101和反射器118。揚(yáng)聲器112也作為穿戴式設(shè)備100的一部分被提供。耳塞還包括由限定在耳塞的保持部分220內(nèi)的音頻通路230提供的音頻傳導(dǎo)通道，從而允許聲音從揚(yáng)聲器112通過保持部分220并超出熱電堆模塊200朝向鼓室膜。

在該特定實(shí)施方式中，音頻通路230圍繞臍帶電纜210。該配置意味著僅需要通過耳塞220的保持部分的一個(gè)通道來傳送來自紅外熱電堆的聲音和信號。音頻通路230的輸出也位于熱電堆模塊200的側(cè)面并且圍繞熱電堆模塊200以通往稍微到熱電堆模塊200的前端的后部的耳道中。這些這樣的布置代表了空間的有效使用，并且允許熱電堆在靠近鼓膜的內(nèi)耳中的可靠和準(zhǔn)確的定位，同時(shí)還允許在空間受限的環(huán)境中向內(nèi)耳提供聲音。

當(dāng)被插入到受驗(yàn)對象的耳道中時(shí)，熱電堆101檢測來自鼓膜的入射紅外輻射，并提供與受驗(yàn)對象的核心體溫相當(dāng)?shù)碾妷?。?yōu)選地，處理器將此轉(zhuǎn)換成以攝氏度或華氏度為單位的溫度讀數(shù)。

當(dāng)被放置在外耳中時(shí)，脈搏血氧測量傳感器102通過透過組織的紅光和紅外光的透射度來檢測受驗(yàn)對象脈搏的氧飽和度水平和體積。優(yōu)選地，處理器將此轉(zhuǎn)換為脈搏率、脈量和氧飽和度水平的讀數(shù)。在一些實(shí)施方式中，血壓袖帶可以與脈搏血氧測量傳感器結(jié)合來使用以提供脈搏壓力讀數(shù)和/或校準(zhǔn)脈搏血氧測量傳感器。優(yōu)選地，結(jié)果是以每分鐘跳動(dòng)為單位的脈搏率、脈搏壓力和以毫米汞柱為單位的脈量以及以百分比計(jì)的氧飽和度。在一些實(shí)施方式中，結(jié)果還可以輸出體積描記圖。

作為脈搏血氧測量傳感器102的可選方案或?qū)ζ涞难a(bǔ)充，本發(fā)明的實(shí)施方式還可以合并用于測量來自顳動(dòng)脈的脈搏率和壓力的壓電監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于閉塞動(dòng)脈的袖帶和壓電接觸麥克風(fēng)，以記錄和分析來自脈搏中的變化的korotkoff聲音。

當(dāng)放置在外耳中時(shí)，ecg傳感器103檢測心臟的導(dǎo)電系統(tǒng)。優(yōu)選地，處理器將此轉(zhuǎn)換為以毫伏/秒為單位的ecg讀數(shù)。

當(dāng)被插入受驗(yàn)對象的耳道內(nèi)時(shí)，骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)104通過內(nèi)耳檢測呼吸振動(dòng)。優(yōu)選地，處理器將此轉(zhuǎn)換成以每分鐘呼吸為單位的呼吸率。骨傳導(dǎo)麥克風(fēng)可以設(shè)置在熱電堆模塊100t、200中并由其支撐。

加速度計(jì)105監(jiān)測受驗(yàn)對象的移動(dòng)和方向。優(yōu)選地，處理器將此轉(zhuǎn)換為受驗(yàn)對象的節(jié)奏、速度、距離、方向和熱量計(jì)數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)的讀數(shù)，并且結(jié)果分別是每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)或沖程、每小時(shí)公里或每小時(shí)英里、米或公里或英里、度數(shù)、每小時(shí)卡路里或千卡。在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)還可以與核心體溫結(jié)合使用以提供受驗(yàn)對象的晝夜節(jié)律的指示，其中結(jié)果是優(yōu)選地以小時(shí)為單位的時(shí)間。

優(yōu)選地，所述測量的讀數(shù)被輸入到耳機(jī)處理器并且經(jīng)由耳機(jī)揚(yáng)聲器112實(shí)時(shí)地經(jīng)由耳機(jī)揚(yáng)聲器112(如果存在并由用戶配置)周期性地分程傳遞到受驗(yàn)對象，以及被傳輸?shù)街T如智能手表120和智能電話130的遠(yuǎn)程設(shè)備，其中車載處理器和軟件應(yīng)用程序通過顯示器90將所測量的讀數(shù)以文本和圖形形式輸出給受驗(yàn)對象。

優(yōu)選地，耳機(jī)將所測量的讀數(shù)存儲(chǔ)在其內(nèi)部存儲(chǔ)器中，直到或者除非它與遠(yuǎn)程設(shè)備配對，在這種情況下，所測量的讀數(shù)被無線地傳輸?shù)竭h(yuǎn)程設(shè)備并在有限的時(shí)期期間存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程設(shè)備的存儲(chǔ)器中，通過軟件應(yīng)用程序被訪問。在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)可以被上傳到云(互聯(lián)網(wǎng))，其中受驗(yàn)對象除了遠(yuǎn)程設(shè)備之外還可以將其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在用戶帳戶中用于長期存儲(chǔ)，再次由遠(yuǎn)程設(shè)備上的軟件應(yīng)用訪問。在這兩種情況下，受驗(yàn)對象隨后可以從一個(gè)或多個(gè)先前的會(huì)話中訪問他們的生理數(shù)據(jù)，以進(jìn)行分析。

主要設(shè)備(耳機(jī))不依賴于遠(yuǎn)程設(shè)備，并且受驗(yàn)對象不一定需要遠(yuǎn)程設(shè)備來被通知和/或警告其生命體征測量，但如果存在將取決于主單元。

優(yōu)選地，受驗(yàn)對象的生理參數(shù)將以特定間隔或以受驗(yàn)對象可從在例如1秒至15分鐘(1秒、5秒、15秒、30秒、1分鐘、5分鐘、15分鐘)之間的預(yù)定列表選擇的間隔被測量。對于每個(gè)間隔，在該時(shí)間段期間記錄的樣本將被取平均，并且平均測量將通過如上所述的音頻和/或視覺手段傳遞給受驗(yàn)對象和/或其他個(gè)體。如果由該設(shè)備測量的受驗(yàn)對象的任何生理參數(shù)達(dá)到測量的安全限制，則主設(shè)備和/或遠(yuǎn)程設(shè)備將通過音頻和/或視覺裝置在達(dá)到該限制時(shí)立即警告受驗(yàn)對象和/或其他個(gè)體，而不管所選擇的間隔時(shí)間。優(yōu)選地，受驗(yàn)對象和/或其他個(gè)體還將具有從預(yù)定列表中選擇他們自己的參數(shù)限制的能力，這將存在于主設(shè)備的測量的限制內(nèi)。

根據(jù)耳機(jī)和智能手表和/或其他遠(yuǎn)程單元的配置，受驗(yàn)對象可能能夠在選擇聲音或振動(dòng)警報(bào)之間或兩者之間進(jìn)行選擇。

最終可以產(chǎn)生各種實(shí)施方式以滿足以下各種需要：

a.專業(yè)和業(yè)余運(yùn)動(dòng)員和運(yùn)動(dòng)員/女運(yùn)動(dòng)員(和新手運(yùn)動(dòng)員)；

b.運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究；

c.運(yùn)動(dòng)生理學(xué)；

d.軍人(陸軍，皇家海軍和皇家空軍、特種部隊(duì))；

e.警務(wù)人員；

f.消防員；

g.在職業(yè)健康中和在勞累性中暑或心血管疾病(面包店工人、農(nóng)民、建筑工人、礦工、鍋爐房工人、工廠工人)的風(fēng)險(xiǎn)下的那些人；

h.公司主管人員

i.老人和體弱者

j.醫(yī)療患者(住院患者和手術(shù)前或門診患者)；

k.健康保健遠(yuǎn)程醫(yī)療；

l.精神和慢性病患者；

m.包括所有個(gè)人的國內(nèi)醫(yī)療保??；

n.小兒科；以及

o.正常的公眾對象。

例如，雖然運(yùn)動(dòng)員可能對實(shí)際數(shù)字水平感興趣，但公眾用戶可能更喜歡以交通信號燈或類似的形式的指示器(例如，綠色＝生理參數(shù)正常，琥珀＝生理參數(shù)有一點(diǎn)受到損害，紅色＝受驗(yàn)對象達(dá)到疾病)。類似地，醫(yī)院病人本身可能不會(huì)對其生理狀況感興趣或了解其生理狀態(tài)，但輸出數(shù)據(jù)可以傳遞給醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行分析和治療干預(yù)，或者適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，它可被饋送到控制系統(tǒng)中用于患者的所測量的生理參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。一些實(shí)施方式可以包括存儲(chǔ)器和連接/傳輸系統(tǒng)，使得數(shù)據(jù)可以隨時(shí)間的過去被記錄并上傳到計(jì)算機(jī)上用于生理狀況和/或性能的更詳細(xì)分析。

圖2中示出了可由臨床醫(yī)生或其他醫(yī)務(wù)人員、安全主管或運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練人/教練使用的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，其中耳機(jī)100可具有附加功能并與集線器或基站160通信。由于基站不需要是便攜式的，則它可以包括更大的顯示器和/或更強(qiáng)大的揚(yáng)聲器和具有更大的接收半徑的收發(fā)器，以允許受驗(yàn)對象從它移動(dòng)得更遠(yuǎn)且仍然在接觸中?；究梢耘c智能手表或其他遠(yuǎn)程設(shè)備結(jié)合使用，使得受驗(yàn)對象和安全主管或其他支持人員都能夠看到生理參數(shù)的數(shù)據(jù)；事實(shí)上，甚至可能根據(jù)具體需要提供不同類型的信息。

還可以處理來自加速度計(jì)和其他上述傳感器的數(shù)據(jù)以確定受驗(yàn)對象的晝夜節(jié)律，并且該信息可以用于多種目的，包括癡呆癥和睡眠和行為障礙的檢測和管理。一些實(shí)施方式可以進(jìn)一步包括環(huán)境光傳感器以測量受驗(yàn)對象的環(huán)境的環(huán)境光，并更好地預(yù)測或確定受驗(yàn)對象的晝夜節(jié)律。

處理器可以執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的指令，以例示血壓估計(jì)模塊，該血壓估計(jì)模塊被布置為接受來自脈沖傳感器、用于心沖擊圖(bcg)的運(yùn)動(dòng)傳感器和ecg傳感器中的兩個(gè)或更多個(gè)的組合的測量，以計(jì)算脈搏傳播時(shí)間(ptt)的變化，并從脈搏傳播時(shí)間產(chǎn)生脈搏波速度的度量和相對血壓的估計(jì)?？蛇x地，原始脈搏傳感器、bcg和/或ecg數(shù)據(jù)可以從穿戴式設(shè)備發(fā)送到另一個(gè)設(shè)備，例如智能電話或智能手表，其本身可以提供血壓估計(jì)模塊。

該設(shè)備還可以用于預(yù)測或確定女性受驗(yàn)對象的月經(jīng)周期，包括確定諸如排卵日、受孕期、不育期，月經(jīng)的開始和/或結(jié)束、月經(jīng)周期、周期的開始和/或結(jié)束日以及周期的任何其他日子。通過每天同時(shí)測量每日基礎(chǔ)核心體溫，處理器可以布置成從基礎(chǔ)核心體溫升高的最大差異中確定排卵日。在有這些數(shù)據(jù)和受驗(yàn)對象輸入月經(jīng)的第一天的情況下，所有其他參數(shù)可以被確定并用于預(yù)測未來月經(jīng)，并充當(dāng)妊娠幫助。

可以使用來自脈搏血氧測量傳感器的數(shù)據(jù)來輔助受驗(yàn)對象的健身訓(xùn)練，因?yàn)橐阎袔讉€(gè)心率區(qū)域，其中可以針對不同的健身需要實(shí)現(xiàn)最大健身益處。

該設(shè)備還可以用于防止運(yùn)動(dòng)員達(dá)到“天花板溫度”和疲勞，例如運(yùn)動(dòng)員在高峰時(shí)間運(yùn)動(dòng)數(shù)小時(shí)的超耐力事件。極端溫度的指示將允許運(yùn)動(dòng)員減少他們的努力并繼續(xù)鍛煉而不是達(dá)到疲勞且不得不停止鍛煉甚至崩潰。即使沒有水可用于重新給水，這也適用。因此，通過使用該設(shè)備，它們不會(huì)在競爭中失去寶貴的時(shí)間，并且可以降低中暑和生理危害的風(fēng)險(xiǎn)。

此外，與來自加速度計(jì)的數(shù)據(jù)組合的核心體溫和心率測量可以用于確定受驗(yàn)對象的水合狀態(tài)。因?yàn)樵诤愣üぷ髫?fù)荷下核心體溫和心率的增加指示脫水狀態(tài)，可以預(yù)測水合狀態(tài)，并將警報(bào)發(fā)送到手表和/或其他遠(yuǎn)程設(shè)備以防止受驗(yàn)對象變得脫水或遭受中暑。

因此，使用耳機(jī)100監(jiān)測的各種生命體征可以被組合和以多種不同的方式提供穿戴者的健康狀況或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的指示。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，特別是在具有多用途耳塞的醫(yī)療保健中，耳機(jī)可以合并特別設(shè)計(jì)成適合耳機(jī)的一次性或可清潔的透鏡蓋和/或?yàn)V器，以防止灰塵或身體組織和蠟進(jìn)入并積聚在耳機(jī)上和在多個(gè)受驗(yàn)對象上使用時(shí)的交叉污染。

應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，被描述為由位于例如在智能手表或智能電話中的耳機(jī)外部的處理器執(zhí)行的功能可以替代地由作為穿戴式設(shè)備的一部分且特別是作為耳機(jī)的一部分提供的處理器來執(zhí)行。在穿戴式設(shè)備中提供處理器的情況下，還要認(rèn)識(shí)到，還可以提供用于存儲(chǔ)由處理器可執(zhí)行的指令的存儲(chǔ)器。

例如，穿戴式設(shè)備可以包括血壓估計(jì)模塊，該血壓估計(jì)模塊被布置為接受來自脈搏傳感器、用于心沖擊圖(bcg)的運(yùn)動(dòng)傳感器和ecg傳感器中的兩個(gè)或更多個(gè)的組合的測量，以計(jì)算脈搏傳播時(shí)間(ptt)的變化，并從脈搏傳播時(shí)間產(chǎn)生脈搏波速度的度量和相對血壓的估計(jì)。穿戴式設(shè)備中的處理器可用于執(zhí)行血壓估計(jì)模塊所必需的步驟。

在本說明書的整個(gè)描述和權(quán)利要求中，詞“包括”和“包含”以及其變形意指“包括但不限于”，并且它們并不意欲(并且不)排除其他部分、添加物、組分、整數(shù)或步驟。在本說明書的全部描述和權(quán)利要求中，單數(shù)涵蓋復(fù)數(shù)，除非上下文另有要求。特別是，在使用不定冠詞的情況下，本說明書應(yīng)被理解為設(shè)想復(fù)數(shù)以及單數(shù)，除非上下文另有要求。