评估在环境中的个人健康风险的可穿戴个人防护系统和方法

摘要

本发明提供了一种评估环境中的健康风险的方法。该方法利用至少一个健康风险评估计算设备来实施，该至少一个健康风险评估计算设备与至少一个环境传感器和至少一个接近度监测组件通信，该至少一个接近度监测组件各自包括接近度传感器。该方法包括基于从该至少一个环境传感器接收的环境数据计算环境风险得分，以及基于从该至少一个接近度监测组件接收的接近度数据估计该至少一个接近度监测组件与另一个接近度监测组件之间的距离。该方法还包括将该估计的距离与对应于该环境风险得分的接近度阈值进行比较，以及基于该比较和该环境风险得分推荐个人防护措施。

说明书

背景技术

本公开的领域大体上涉及计算机实施的个人防护设备系统，并且更具体地涉及在环境中的基于接近度和基于环境的健康风险评估的计算机实施的可穿戴个人防护系统和方法。

存在多种不同类型的个人防护设备(PPE)，该个人防护设备被许多医疗保健业、工业、公用事业和商业的工人所需要，以在他们工作的危险环境中提供一定程度的保护以免受已知风险的影响。常规地，此类PPE不被设计成保护工人免受现在工作场所中备受关注的空气传播疾病的风险的影响。空气传播疾病传播的风险可能会受到环境因素(诸如温度、湿度和通风)的积极影响或消极影响，这些环境因素不易由人评估或在现有PPE方案中考虑。

存在计算机实施的监测系统，该计算机实施的监测系统智能地结合传感器以创建对工人所面临的风险的一定程度的态势感知，但该类型的已知系统通常缺乏检测与特定环境中的特定个体相关联的特定健康风险和PPE问题的能力，并且具体地缺乏智能地评估空气传播疾病传播的风险的能力。因此需要改进。

附图说明

参考以下附图描述非限制性和非穷举性实施方案，其中除非另外指明，否则类似的附图标记在各个附图中指代类似的部分。

图1A是示例性健康风险评估系统的示意图。

图1B是图1A所示的健康风险评估系统的示例性实施方案。

图1C是图1A所示的健康风险评估系统中的接近度监测组件的示意图。

图2A是评估环境中的健康风险的示例性方法的流程图。

图2B是图2A所示的方法的示例性实施方案的流程图。

图3是用户计算设备的示意图。

图4是服务器计算设备的示意图。

具体实施方式

为了最大程度地理解下文所述的本发明概念，下文阐述了对现有技术和与个人健康和个人防护设备(PPE)有关的某些长期存在的问题的讨论，然后是解决本领域中长期存在的问题的系统、组件和方法。

在某些行业中，无法避免至少一些工人暴露于危险或潜在危险的工作条件，这是一个客观存在的现实。作为一个示例，电气行业的工人，更具体地是在电力系统中和周围工作的工人，必须接受在适当使用PPE方面的培训，以减轻他们可能面临的电气危险。

除了与电击和触电相关联的危险之外，电弧闪烁事故尤其值得关注。当安装、维修和维护电气系统时，可能会经历电弧，或者两个或更多个分离的通电导体之间的电流。电弧可由电气故障情况引起，并且会在几分之一秒内在电弧点处释放大量集中的辐射能量，从而导致高温，这可能会灼伤暴露于高温的人。另外，电弧情况可能会产生足以将附近工人击倒的压力爆炸，并且爆炸可能会生成弹片。

电力系统中的电弧可能会在无法可靠预测的各种场景下突然出现。例如，电气系统中使用的部件(包括但不限于互连电气部件和设备的电缆)的绝缘故障可能会促成电弧，以及绝缘表面上灰尘、杂质和腐蚀的积聚。在操作断路器期间、在更换保险丝期间以及在关闭故障线路上的电连接期间生成的火花也可产生电弧。由啮齿动物和害虫侵扰对部件和设备造成的损坏可能会导致电弧情况。最后，电弧可能是人为错误的不可预测的场景的结果，诸如将工具掉落到通电导体上、与通电部件或设备偶然或意外接触以及工作程序不当或错误地遵循完成任务的程序。

因此，已经开发出足够或足以向人提供至少最低水平的防护以免受潜在电气危险(例如电击、电弧闪烁和电弧冲击)的影响的针对几乎整个人体的PPE。穿戴此类个人防护设备的人可能会受到合理地保护，以免与通电导体和潜在危险的电弧闪烁事故意外接触，并且如果发生此类电弧闪烁事故，则此类PPE可避免或减少严重伤害的可能性。PPE物品的示例可包括安全帽、护面罩、阻燃护颈器、护耳器、Nomex

对于其他类型的危险环境，诸如炼油厂、石化厂、粮仓、废水和/或处理设施或其他工业设施(在其中的周围环境中可能存在持续或不稳定的条件，并且可能存在增加的火灾或爆炸风险和/或在腐蚀性化学品和物质下的潜在暴露)，存在类似的考虑因素，使类似的PEE物品可供使用。可使用各种不同等级的PPE，这些等级可与被设计用于电气危险的PPE的等级类似或不同，以应对不同情况所造成的不同风险。

除了上面讨论的危险场所之外，所谓的恶劣场所还需要具体关注与其一起使用的PEE和风险评估系统的设计。恶劣场所在大气环境中可能要求腐蚀性元件等，恶劣场所不一定是爆炸性的并且/或者恶劣场所经受通常不存在于非恶劣操作环境中的温度循环、压力循环、震动和/或机械振动力。当然，期望采用PPE和风险评估系统的一些场所本质上是既恶劣又危险的，并且因此PPE和风险评估系统是针对典型的PPE和用于其他用途的风险评估系统不太合适的各种操作条件而设计的。

在医疗保健环境中，PPE物品已经用于保护医生和护士在治疗患者时的安全，这些患者具有在执行某些程序时，会给医疗保健提供者呈现健康风险的条件。不同等级的PPE可用于应对由不同的医疗保健程序造成的不同风险。医护人员、紧急医疗技术人员(EMT)、法律执行办事处、消防员和其他紧急响应人员以及军事人员也具有PPE物品和协议，以用于响应某些情况。

COVID-19的出现已经引发了对在环境中的健康风险评估和合适的PPE的新关注和需求，这些环境在COVID-19之前，通常不被认为是“危险的”(以表明对PPE的需要的方式)。此类环境包括与传统定义的危险隔离的工业设施和医疗保健设施的区域，以及先前未被认为存在高风险场景的医疗保健设施、小学、初中、高中、学院和大学、所有类型的办公室和企业、商店和零售场所、餐饮场所、教堂和娱乐场所的区域。因此，期望的PPE物品大量存在于这些环境中。

在COVID时代，个人健康是确保病毒不会传播给附近的人的重要考虑因素。一般来讲，强烈建议具有COVID症状的人不要与其他人互动，但在一些情况下，一个人可能会在不一定意识到的情况下具有症状，或者可以在没有任何症状出现的情况下成为传染源。

当人们紧密靠近时，可能传播空气传播疾病。保持社交距离和戴口罩是另一个重要的考虑因素，以解决由其他可能具有COVID病毒或其他疾病的人造成的风险，这些病毒和疾病可被传染性地传播或传递给其他人。在某些环境中，护面罩可能足以满足对口罩的要求，但在其他环境中，护面罩可能不足以防范病毒。已经出现了接近度感应和接触追踪技术来监测社交距离方面，并且收集可能有助于维持疾病爆发的信息，但对于某些危险的环境，接近度感应和接触者追踪技术在一些方面是不利的。例如，在禁止使用智能手机的环境中，基于智能手机的接触者追踪应用程序毫无帮助。已知的接触者追踪应用程序也独立于PPE系统运行，并且缺乏以主动方式评估健康的能力。

已知的PPE系统在推荐PPE和监测PPE合规性之前，没有考虑环境因素(诸如温度、湿度和通风)在空气传播疾病的健康风险中的影响。空气传播疾病的传播也受到环境因素的影响。在一些环境中，将护面罩作为PPE穿戴是相对安全的，但在一些环境中，需要穿戴面罩以提供额外的防护。此外，在工业环境诸如恶劣和危险的环境中，由危险或潜在危险的工作条件造成的对工人的健康风险(诸如危险的排放物和颗粒以及对机器和建筑物的潜在损坏)也受到环境因素的影响。因此，需要系统来动态评估健康风险并指导人们在各种环境中使用适当的PPE。

出于上述原因，需要有效的健康风险评估系统来更智能地解决环境中的健康风险，并提供对应的PPE推荐，这些推荐与COVID相关并且与非COVID相关但仍涉及不同程度的重要的健康问题。

本公开的健康风险评估系统可同样适用于上述列出的任何区域，或存在类似问题或关注的其他区域和/或常规区域，其中这些其他区域仅由于需要强制使用PPE的COVID问题或其他大流行或流行病爆发，而以非常规方式被视为是危险的，这些常规区域由于风险，诸如电击、爆炸、冲击、火灾、爆破、化学烧伤和各种不期望的在潜在有害元素下的暴露，而以常规方式被视为是危险的。

本文所公开的组件、系统和方法包括环境传感器和接近度传感器，向穿戴者或其他个人提供通信、警报和/或反馈以增强安全性，并且提供关于PPE的推荐。对病毒传播诸如COVID病毒传播的描述仅用于说明目的。这些系统和方法可应用于评估由任何传染源、颗粒、排放物、危险或潜在危险的工作条件或它们中的组合引起的空气传播疾病环境中的健康风险。方法方面将部分地显而易见并且部分地在以下描述中明确地讨论。

图1A至图1C示出了示例性健康风险评估系统100(图1A和图1B)和示例性接近度监测组件101(图1C)。图1A是健康风险评估系统100的示意图。图1B是健康风险评估系统100的示例性实施方案。图1C是接近度监测组件101的示意图。本文所述的健康风险评估系统100、接近度监测组件101和方法用于评估外部危险的健康风险、推荐PPE和增强工人的安全。

健康风险评估系统100包括至少一个接近度监测组件101和至少一个环境传感器102。环境传感器102和接近度监测组件101可以是单独的设备，或者可集成到一个设备中。健康风险评估系统100还可以包括健康风险评估计算设备104。健康风险评估计算设备104可与接近度监测组件101和环境传感器102分开定位。在一些实施方案中，健康风险评估计算设备104是服务器计算设备，并且可以是基于云的。在其他实施方案中，健康风险评估计算设备104是用户计算设备，诸如移动设备或个人计算机。在又一个实施方案中，健康风险评估计算设备104包括服务器计算设备108和用户计算设备110(图1B)。在一个示例中，健康风险评估计算设备104与环境传感器102中的一个或多个环境传感器和/或接近度监测组件101中的一个或多个接近度监测组件集成。环境传感器102与接近度监测组件101通信，并且与健康风险评估计算设备104通信。环境传感器102和/或接近度监测组件101可将由它们检测到的信号和/或存储在它们中的数据上传到健康风险评估计算设备104，并且/或者从健康风险评估计算设备104接收命令。该通信可以是周期性的或实时的。

环境传感器102可包括测量环境诸如房间的环境温度的温度传感器112。环境传感器102可包括测量环境的湿度的湿度传感器114。在一些实施方案中，环境传感器102还可包括二氧化碳(CO

在一些实施方案中，健康风险评估系统100还包括位置传感器(未示出)。该位置传感器可与环境传感器102中的一个或多个环境传感器和/或接近度监测组件101中的一个或多个接近度监测组件集成。该位置传感器还可与健康风险评估计算设备(诸如移动设备)中的一个或多个健康风险评估计算设备集成。该位置传感器可包括全球定位系统(GPS)接收器或无线信标。该位置传感器确定位置传感器的位置，该位置传感器用于确定个体诸如接近度监测组件101的穿戴者在室内还是室外。例如，位置传感器由个体穿戴，并且该位置传感器基于位置数据确定该个体是否在室内还是室外。在另一个示例中，位置传感器被固定在一个位置处，并且测量该位置传感器与个体之间的相对位置或距离，并且基于该相对位置或距离确定该个体是否在室内还是室外。

在一个实施方案中，健康风险评估计算设备104中的一个或多个健康风险评估计算设备包括基于处理器的微控制器，该基于处理器的微控制器包括处理器和存储器设备，该存储器设备中存储有可执行指令、命令和控制算法，以及正确地操作健康风险评估系统100所需的其他数据和信息。该存储器设备可以是例如随机存取存储器(RAM)，以及与RAM存储器结合使用的其他形式的存储器，包括但不限于闪存存储器(FLASH)、可编程只读存储器(PROM)和电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。包括基于处理器的微控制器的健康风险评估计算设备104可与环境传感器102中的一个或多个环境传感器和/或接近度监测组件101中的一个或多个接近度监测集成。

在图1B所描绘的实施方案中，健康风险评估系统100包括环境传感器102，这些环境传感器是安装在房间或封闭空间中并且测量区域的环境数据的房间级传感器。健康风险评估系统100的接近度监测组件101是可穿戴在人上的可穿戴接近度设备101，诸如利用挂绳穿戴或穿戴在PPE上或被夹到人的腰部周围的腰带。可穿戴接近度设备101以双向通信的方式彼此通信，以促进任何两个可穿戴接近度设备101之间的接近度检测。健康风险评估系统100的健康风险评估计算设备104包括多个用户计算设备110，诸如膝上型电脑、智能手机或平板电脑。用户计算设备110可用作同步设备。可穿戴接近度设备101与同步设备110通信。健康风险评估计算设备104还包括基于云的服务器计算设备。将可穿戴接近度设备101与同步设备110进行同步，其中将检测到的和/或存储在可穿戴接近度设备101中的信号和数据发送到同步设备110，并且将由同步设备110接收的数据或命令发送到可穿戴接近度设备101。同步设备110与服务器计算设备108通信，其中将存储在同步设备中的数据和/或信号上传到服务器计算设备108，并且服务器计算设备108以一定时间间隔或实时将数据诸如推荐和警报和/或命令发送到同步设备110。房间级传感器102与服务器计算设备108直接通信，并且上传检测到的和/或存储在房间级传感器102中的信号和数据。

在所描绘的实施方案中，接近度监测组件101包括接近度传感器152(图1C)。接近度传感器152可以是使用无线电波检测对象的接近度或对象之间的距离的传感器。接近度传感器152可以是低功耗蓝牙(BLE)接收信号强度指示器(RSSI)，该接近度传感器使用BLE无线电波的RSSI来推断人是否靠近在一起。接近度传感器152充当发射器和接收器，并且检测使用BLE无线电波通信的类似设备。接近度传感器152使用BLE波的RSSI和基于BLE无线电波中编程的信息识别其他设备，来测量与类似设备的接近度、交互作用的持续时间以及外部危险的暴露量。另选地，接近度传感器可基于射频识别(RFID)、超宽带(UWB)、无线保真(WiFi)、红外线、声学信令传导或使得接近度传感器能够如本文所述起作用的其他方法。

在示例性实施方案中，接近度监测组件101还包括提供视觉、音频和/或触觉警报的警报设备154。警报设备154可以是视觉警报设备，诸如发光二极管(LED)指示器。警报设备154可包括触觉马达以产生触觉警报，诸如振动。警报设备154可提供显示在警报设备154上的文本或由警报设备154播放的语音的形式的言语警报。

在示例性实施方案中，接近度监测组件101还包括电源156。电源156可以是向接近度监测组件101的部件提供电力的电池。在一些实施方案中，接近度监测组件101包括允许用户手动打开或关闭电源的开关158。在一些实施方案中，接近度监测组件101还可包括测量穿戴者的运动加速度的加速度计或测量穿戴者的角速度的陀螺仪。基于对来自加速度计/陀螺仪的数据的分析，也可打开/关闭接近度监测组件101的电源，或切换到低功率模式或睡眠模式，以指示接近度监测组件101是否在使用中。

在示例性实施方案中，接近度监测组件101还包括接近度监测计算设备160。在一些实施方案中，接近度监测计算设备160包括基于处理器的微控制器，该基于处理器的微控制器包括处理器和存储器设备，该存储器设备中存储有可执行指令、命令和控制算法，以及正确地操作接近度监测组件101所需的其他数据和信息。该存储器设备可以是例如RAM和与RAM存储器结合使用的其他形式的存储器，包括但不限于FLASH、PROM和EEPROM。

接近度监测组件101可通过有线或无线通信与其他接近度监测组件101或健康风险评估计算设备104通信。接近度监测组件101可使用由接近度传感器152发射的BLE无线电波通过蓝牙技术来无线地进行通信。换句话说，由接近度传感器152生成的BLE无线电波用于检测人的接近度，以及用于通过蓝牙技术与其他设备通信。接近度监测组件101可与移动设备通信，并且将检测到的和/或存储在接近度监测计算设备160中的数据上传到该移动设备。因此，人可在该移动设备上查找数据。例如，家长可通过查找从由他们的孩子穿戴的接近度监测组件101上传的数据或由健康风险评估系统100提供的推荐来监测孩子的行踪和状态。然而，接近度监测组件101的功能和通信不需要使用移动设备，这在不允许移动设备的环境(例如，危险的环境)中是有利的。

在一些实施方案中，接近度监测组件101不包括接近度监测计算设备160。接近度传感器152直接触发警报设备154，并且可与健康风险评估计算设备104直接通信。

在操作中，环境传感器102测量温度、湿度、二氧化碳水平和/或关于该环境的其他信号和数据。接近度监测组件101测量穿戴者距类似接近度监测组件101的另一个穿戴者的距离。由环境传感器102和/或接近度监测组件101存储和检测的信号和数据被传输到健康风险评估计算设备104，该健康风险评估计算设备确定该穿戴者所面临的健康风险，并且可响应于检测到的信号和评估而发射命令、推荐或警报。

图2A和图2B是评估环境中的健康风险的示例性方法200的流程图。图2B是方法200的示例性实施方案的流程图。方法200包括基于从至少一个环境传感器接收的环境数据计算202环境风险得分。此外，方法200包括基于从至少一个接近度传感器接收的接近度数据估计204该至少一个接近度传感器中的一个接近度传感器与该至少一个接近度传感器中的另一个接近度传感器之间的接近度。该方法还包括将估计的距离与对应于该环境风险得分的接近度阈值进行比较206。如本文所用的接近度阈值是两个个体(在该两个个体应该被定位开的或比这更远的位置)之间的距离的阈值。在一些实施方案中，方法200不包括比较206。方法200还包括基于该比较和该环境风险得分推荐208个人防护措施。另选地，方法200包括基于该环境风险得分和该接近度数据推荐208个人防护措施。

在所描绘的实施方案中，在计算202中，收集环境风险得分、环境数据。环境数据可包括湿度数据、温度数据和/或二氧化碳数据(图2B)。空气中湿度的水平影响空气传播疾病的传播性。病毒衰减表现出对相对湿度的U形依赖性，其中病毒衰减在65％的相对湿度下比在40％和100％的湿度下快一倍至四倍。另一方面，一般来说，在给定温度下，较高水平的湿度导致传染源的飞沫或气溶胶，诸如在地面或表面上快速沉积的病毒，这减少了从空气吸入传染源的机会。可使用电容式传感器、电阻传感器或热导率传感器来检测湿度水平。湿度传感器114可位于处于房间或区域中的固定位置处的设备上。另选地，湿度传感器114位于可穿戴设备上。

还可收集空气温度数据。空气温度也影响空气传播疾病的传播性。在一些情况下，较低的温度可能增加疾病传播的风险。例如，估计的病毒中值半衰期在10℃(50℉)40％的相对湿度下为大于24小时，而半衰期为大约一小时，并且在27℃(80℉)和65％的相对湿度下为半小时，其中病毒衰减大约快四倍至十倍。温度传感器112可位于处于房间或区域中的固定位置处的设备上。另选地，温度传感器112可位于可穿戴设备上。

还可收集二氧化碳数据。二氧化碳水平反映区域中的通风。通风的质量影响空气传播疾病的传播性。通常，较高的通风速率往往会降低疾病传播的风险。从室外循环的新鲜空气可降低传播风险。二氧化碳传感器116可位于处于房间或区域中的固定位置处的设备上，或另选地，位于可穿戴设备上。

数据可存储在环境传感器102上。数据可实时或以一定时间间隔传输到服务器计算设备。

基于该环境数据，计算202环境风险得分。环境的环境风险得分是环境(诸如房间、封闭空间或区域)的湿度、温度和二氧化碳数据中的一种或多种组合。环境风险得分指示该环境的整体风险水平(即空气中病毒颗粒的浓度的潜在范围)和相关联的风险水平。

除了环境因素外，空气传播疾病的个体风险也取决于人的接近度。在所描绘的实施方案中，通过使用在接近度监测组件101上的接近度传感器152发射和接收射频信号来测量和估计204接近度(参见图1C)。接近度监测组件101由个体穿戴并监测穿戴者。可穿戴接近度监测组件101发射可由其他设备检测的信号。该信号可以是射频(RF)信号，诸如BLE无线电波。RF信号包括发射接近度监测组件101的标识符，该标识符允许其他设备识别发射接近度监测组件101。接近度监测组件101还接收从位置中的其他设备发射的RF信号。记录并存储所接收信号的信号强度。这些信号可实时或以一定时间间隔发射到健康风险评估计算设备。可处理这些信号诸如利用卡尔曼滤波器过滤以改善信号的信噪比，或如果未在这些信号中接收到某些数据包，则输入信号值。这些信号也可通过环境中的RF噪声来调整。例如，使用来自外部无线信标的反馈来测量环境中的RF噪声。在接近度计算中，从所接收的RF信号去除RF噪声。RF信号用于估计接近度监测组件101与其他类似设备的距离，其中该距离与从其他设备发射的信号的所接收信号强度指数相关。

在一些实施方案中，位置传感器诸如GPS传感器或无线信标提供个体的位置数据。基于该位置数据，确定该个体是否在室内还是室外。位于室内还是室外极大地影响传播风险，其中与在室内相比，在室外往往会降低风险。

在示例性实施方案中，推荐208个人防护措施包括当接近度监测组件的两个穿戴者之间的距离小于接近度阈值时警告接近度，其中该接近度组件的穿戴者太靠近该接近度组件的另一个穿戴者(参见图2B)并且与该接近度阈值相比应该与另一个穿戴者保持更远。基于环境风险得分，可调整或改变接近度监测组件101的穿戴者之间的接近度阈值。例如，对于空气传播疾病的相同风险，如果环境风险得分越高，则接近度阈值越大，其中个体应当彼此分开保持更远。相反，对于空气传播疾病的相同风险，如果环境风险得分越低，则接近度阈值越小，其中个体可保持更靠近在一起。在一些实施方案中，对于相同的环境风险得分，因为当个体在室外时个体的风险降低了，所以当个体在室外时的接近度阈值比当个体在室内时的接近度阈值更大。

在一些实施方案中，确定穿戴者的PPE配置。由个体穿戴的防护水平会影响个体的风险水平。使用近场通信(NFC)，可使用识别标签诸如RFID来识别穿戴在个体上的PPE的类型。在一个示例中，在其风险分析中可捕获PPE的制造日期或到期日期并发送到健康风险评估计算设备104。健康风险评估计算设备104可基于制造数据或到期日期确定该PPE是否有效或到期。如果PPE缺乏允许自动检测PPE配置的标识符，则穿戴者可输入PPE配置，诸如PPE的类型和制造/到期日期。可将PPE配置默认为将未穿戴PPE作为PPE配置的基线。

在一些实施方案中，推荐208个人防护措施包括当风险高于风险阈值时生成警报。因为PPE降低了空气传播疾病的风险并且PPE配置影响了风险减低的程度，所以风险阈值取决于接近度监测组件101的穿戴者的PPE配置，以及环境数据和接近度数据。可基于PPE配置、环境数据和接近度数据确定风险阈值。在一个示例中，空气传播疾病的风险被估计为累积风险得分。为了计算累积风险得分，在预先确定的时间窗口或时间段内累计穿戴者的风险得分以导出累积风险得分。给定时间点下的风险得分取决于环境数据、接近度数据、位置数据或它们的组合并且可根据环境数据、接近度数据、位置数据或它们的组合来计算。例如，风险得分可被计算为与环境风险得分成比例并且与接近度数据成反比，并且当个体在室外时可减少一定系数。在另一个示例中，可使用Wells-Riley模型来计算风险得分，其中风险得分与通风速率(以立方米/秒为单位进行测量)成负相关。使用定义风险得分如何随时间而累积的风险模型来估计累积风险得分。在紧密靠近的情况下，累积风险得分随时间而增加。在穿戴者未彼此接近的情况下，因为病毒衰减，所以累积风险得分可能保持平坦或随时间而减少。

以下是基于环境风险得分/环境数据和接近度数据估计环境风险得分和累积风险得分的示例。可基于估计的空气传播病毒载量估计环境风险得分。病毒载量是空气中病毒颗粒的浓度，并且与病毒的空气传播概率成比例。病毒载量越高，概率越高。可基于环境数据诸如湿度、温度、二氧化碳水平估计病毒载量。该病毒的病毒半衰期或半衰期指示该病毒的感染性，并且是病毒载量的决定因素。病毒半衰期是根据病毒感染性减少一半所花费的时间对病毒衰减速率k的测量结果。在示例性模型中，病毒半衰期越高，预期病毒载量越高。

在示例性实施方案中，可根据医疗指南建立室内环境中病毒传播的基线风险。例如，通常建议个体避免在距另一个人1.8米(6英尺)内度过15分钟，因为这被认为是COVID-19传播的显著阈值。可基于环境风险调整以1.8米(6英尺)度过15分钟的该默认设置，利用来自环境传感器的数据来计算该环境风险。换句话说，在以1.8米(6英尺)在室内度过15分钟的设置中的风险或风险得分是基线，并且可分配基线值或默认值，并且基于环境数据和接近度数据与病毒载量和/或空气传播的风险的关系以及环境数据和接近度数据对它们的影响，估计个体在各种环境下的环境风险得分和风险得分。例如，病毒衰减与温度之间的关系可通过如下所示的阿伦尼乌斯公式(Arrhenius equation)来表征：

k＝A.exp(-Ea/RT), (1)

该公式描述了病毒衰变速率k取决于活化能量(Ea)、通用气体常数(R)、渐进高温反应速率(A)和绝对温度(T)。

对于湿度，具有病毒半衰期的凭经验观察到的U形关系可用于估计空气传播的病毒载量。在一些实施方案中，经由类似于抛物线曲线的曲线图将传感器读数转换为病毒半衰期。以下的公式(2)可用于估计在10℃的温度下相对湿度(RH)范围为50％至90％的环境中的病毒T

T

其中x是RH。因此，在90％的RH下，在10℃的温度下预期的病毒半衰期是8小时。在较高温度下，可通过调整上述公式(2)中的恒定值来将曲线转换成较低的半衰期值。

环境风险得分取决于预期的病毒半衰期。预期的病毒半衰期可经由固定阈值、线性关系或使用统计分布诸如半衰期与环境风险得分之间的S形统计关系(sigmoidstatistical relationship)来影响环境风险得分。S形分布在中等病毒半衰期水平下导致估计的病毒半衰期与环境风险得分之间的关系较强，而在低病毒半衰期和高病毒半衰期下的关系分别较弱。

在室内环境中，当环境传感器指示22℃和40％RH的环境时，中值半衰期可为约6.4小时。在室温为27℃并且RH为40％的环境中，中值半衰期可降至3.4小时。通过应用线性关系，或假设处于该RH范围下的环境风险得分与病毒半衰期之间的统计分布的线性部分，将27℃和40％RH的环境改变为22℃和40％RH的环境导致环境风险得分增加88％。例如，限定可在0至1.0的范围内的环境风险得分，并且限定默认值为0.5，这可使环境风险得分增加到0.94。随着病毒半衰期的增加超过S形分布的线性部分，环境风险得分的增加速率将减小，即曲线渐进至1.0。

在示例性实施方案中，对于接近度风险，可以将1.8米(6英尺)的接近度分配为0.5的风险，并且当接近度小于或等于0.3米(1英尺)时，接近度风险达到1.0。在该示例中，接近度风险得分在1.8米(6英尺)与0.3米(1英尺)之间线性增加。在3.7米(12英尺)之外的任何距离可被认为是风险为零，并且接近度风险得分在1.8米(6英尺)与3.7米(12英尺)之间线性下降。

在示例性实施方案中，将环境风险得分乘以接近度风险得出了针对该时间点(在该示例中为一分钟的持续时间)的个体的风险得分，即(0.94*0.5)＝0.47的风险得分。在后续的时间点，将风险得分求和以得出总风险得分。3.75的总风险得分对应于1.8米(6英尺)的距离下持续15分钟。因此，当总风险达到3.75时，触发警报，其中该个体已经以1.8米(6英尺)的接近度度过了15分钟。在以上示例中，个体的风险得分在每一分钟内从默认值为(0.5*0.5)＝0.25的风险得分增加到0.47的风险得分，并且总风险得分在7.98分钟时达到3.75的阈值，即警报将在(每个持续时间为一分钟的)第八数据点上生成。每个时间点的风险得分将反映接近度风险和环境风险的变化。如果采样速率大于每分钟一次，则每个风险得分下降的量值与时间间隔的变化相称。

作为另一个示例，在温度为10℃和RH为65％的室外环境中，病毒的中值半衰期可以是14.2小时。当传感器指示RH已经增加到85％时，中值半衰期可降至13.8小时。病毒半衰期可被映射到环境风险得分上，然后将该环境风险得分乘以每个时间点的接近度风险，以计算总风险得分。此外，可基于二氧化碳传感器读数调整估计的室内病毒传播的风险。在通风良好的办公室环境中百万分之600至百万分之800(PPM)的二氧化碳水平是典型的，而尽管存在变化，但室外水平通常更低为大约300PPM至大约350PPM。尽管在一些疾病爆发中已经指出了高于2,000的水平，但高于750PPM的水平可被认为是提高疾病传播的风险。600PPM或更少的室内CO2水平往往反映高质量通风。相对于未感染的人在环境中吸入一小时的过量CO2的体积混合比率，将CO2传感器的读数乘以0.01％，得出一小时内的感染概率。

如果累积风险得分高于风险阈值，则触发警报。该警报可包括应穿戴PPE或该PPE不足以防范空气传播疾病的风险的通知，诸如该PPE的类型是否足以保护该PPE的穿戴者免受风险的影响或该PPE是否有效或到期。可向用户(诸如接近度监测组件101的穿戴者、管理员、主管或管理者)发送该警报。可将该警报发送到接近度监测组件101或发送到计算设备，诸如移动设备、膝上型计算机或台式计算机。

在所描绘的实施方案中，推荐208个人防护措施还可包括提供关于PPE的推荐。例如，识别其中个体在整个时间段(诸如一天)内存在的所有环境。对环境的记录可存储在数据库中。确定个体在该时间段内在每个环境中度过的总时间。将总环境风险得分计算为在该时间段内所有环境中的环境风险得分的总和。将总环境风险得分的水平与临床指南或组织死线进行比较，以确定适当形式的PPE。例如，如果建筑物、房间或区域的通风水平是最优的，则该推荐可以是护面罩或面罩。如果通风水平相对较差，则该推荐可以是面罩。可向用户提供该推荐。该用户可以是接近度监测组件101的穿戴者、管理员、主管或管理者。可经由计算设备(诸如移动电话、膝上型电脑、台式计算机或平板电脑)上的应用程序提供推荐。

健康风险评估系统100可用于恶劣和/或危险的环境中。除了评估与传染源的空气传播感染相关联的健康风险之外，还评估了与恶劣和/或危险的环境相关联的其他健康风险。

例如，评估在高温区域(诸如在接近加热炉的工厂中的区域)中的热应激的风险。环境传感器可表征热应激的风险并且警告职员存在危险工作条件。在评估热应激时，健康风险评估计算设备104考虑穿戴PPE和PPE的类型对热应激的影响。

在另一个示例中，需要工厂提供足够的通风以保护工人免受危险排放物(诸如来自某些工业过程或发动机的废气)的影响。警告危险环境在恶劣和危险的环境(诸如矿山)中特别重要。对二氧化碳水平的监测可用于警告职员存在次优通风，其中潜在存在危险排放物。与典型环境相比，对于恶劣和危险的环境，最优通风的阈值可能更高。

在又一示例中，除了影响病毒载量之外，湿度水平还影响工业环境中机器的剩余寿命。蒸汽和湿度是许多工业过程的副产物，其导致冷凝或甚至霉菌的积聚，这可能损害机器或甚至建筑物。如果湿度水平超过阈值，则可触发警报。

本文所述的健康风险评估计算设备104可以是任何合适的用户计算设备800和在其中实施的软件。图3是示例性计算设备800的框图。在示例性实施方案中，计算设备800包括从用户接收至少一个输入的用户界面804。用户界面804可包括键盘806，该键盘使用户能够输入相关信息。用户界面804还可包括例如指向设备、鼠标、触笔、触摸感测面板(例如，触摸板和触摸屏)、陀螺仪、加速度计、位置检测器和/或音频输入接口(例如，包括麦克风)。

此外，在示例性实施方案中，计算设备800包括向用户呈现信息诸如输入事件和/或验证结果的显示界面817。显示界面817还可包括耦接到至少一个显示设备810的显示适配器808。更具体地，在示例性实施方案中，显示设备810可以是视觉显示设备，诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器和/或“电子墨水”显示器。另选地，显示界面817可包括音频输出设备(例如，音频适配器和/或扬声器)和/或打印机。

计算设备800还包括处理器814和存储器设备818。处理器814经由系统总线820耦接到用户界面804、显示界面817和存储器设备818。在示例性实施方案中，处理器814与用户通信，诸如通过经由显示界面817提示用户和/或通过经由用户界面804接收用户输入。术语“处理器”通常是指任何可编程系统，包括系统和微控制器、精简指令集计算机(RISC)、复杂指令集计算机(CISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)以及能够执行本文所述功能的任何其他电路或处理器。上述示例仅为示例性的，因此不旨在以任何方式限制术语“处理器”的定义和/或含义。

在示例性实施方案中，存储器设备818包括使得信息诸如可执行指令和/或其他数据能够被存储和检索的一个或多个设备。此外，存储器设备818包括一个或多个计算机可读介质，诸如但不限于动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、固态磁盘和/或硬盘。在示例性实施方案中，存储器设备818存储但不限于应用程序源代码、应用程序对象代码、配置数据、附加输入事件、应用程序状态、断言语句、验证结果和/或任何其他类型的数据。在示例性实施方案中，计算设备800还可包括经由系统总线820耦接到处理器814的通信接口830。此外，通信接口830通信地耦接到数据采集设备。

在示例性实施方案中，可通过使用一个或多个可执行指令编码操作并在存储器设备818中提供可执行指令来编程处理器814。在示例性实施方案中，处理器814被编程为选择从数据采集设备接收的多个测量值。

在操作中，计算机执行体现在存储在一个或多个计算机可读介质上的一个或多个计算机可执行部件中的计算机可执行指令，以实施本文所述和/或所示的本公开的各方面。除非另外指明，否则本文所示和所述的本公开的实施方案中的操作的执行顺序或执行不是必需的。即，除非另外指明，否则这些操作可以任何顺序执行，并且本公开的实施方案可包括比本文所公开的那些操作更多或更少的操作。例如，可以设想，在另一个操作之前、同时或之后执行特定操作在本公开的各方面的范围内。

图4示出了服务器计算设备1001诸如基于云的服务器计算设备108的示例性配置。服务器计算设备1001还包括用于执行指令的处理器1005。例如，指令可存储在存储器区域1030中。处理器1005可以包括一个或多个处理单元(例如，为多核配置)。

处理器1005操作地耦接到通信接口1015，使得服务器计算设备1001能够与远程设备诸如接近度监测计算设备160、环境传感器102或另一个服务器计算设备1001进行通信。例如，通信接口1015可经由互联网从接近度监测计算设备160和环境传感器102接收数据。

处理器1005还可操作地耦接到存储设备1034。存储设备1034是适于存储和/或检索数据(诸如但不限于波长变化、温度、湿度、二氧化碳水平和/或接近度)的任何计算机操作的硬件。在一些实施方案中，存储设备1034集成在服务器计算设备1001中。例如，服务器计算设备1001可包括一个或多个硬盘驱动器作为存储设备1034。在其他实施方案中，存储设备1034在服务器计算设备1001外部，并且可由多个服务器计算设备1001访问。例如，存储设备1034可包括处于廉价磁盘冗余阵列(RAID)配置的多个存储单元，诸如硬盘和/或固态磁盘。存储设备1034可包括存储区域网络(SAN)和/或网络附加存储(NAS)系统。

在一些实施方案中，处理器1005经由存储接口1020操作地耦接到存储设备1034。存储接口1020是能够向处理器1005提供对存储设备1034的访问的任何部件。存储接口1020可包括例如高级技术附件(ATA)适配器、串行ATA(SATA)适配器、小型计算机系统接口(SCSI)适配器、RAID控制器、SAN适配器、网络适配器和/或向处理器1005提供对存储设备1034的访问的任何部件。

本文所述的系统和方法的至少一个技术效果包括：(a)基于环境数据、接近度数据和/或位置数据对接近度阈值的计算和调整；(b)基于环境数据、接近度数据和/或位置数据对环境中的健康风险的评估；(c)基于环境风险数据、接近度数据和PPE配置计算风险阈值；(d)基于个体在一定时间段期间所在的所有环境中的总环境得分提供关于PPE的推荐；以及(e)基于环境数据和/或接近度数据对在恶劣和危险的环境中的个体的健康风险的评估。

现在认为已根据所公开的示例性实施方案充分示出了发明构思的有益效果和优点。

公开了评估环境中的健康风险的方法的实施方案。该方法利用至少一个健康风险评估计算设备来实施，该至少一个健康风险评估计算设备与至少一个环境传感器和至少一个接近度监测组件通信，该至少一个接近度监测组件各自包括接近度传感器。该方法包括基于从该至少一个环境传感器接收的环境数据计算环境风险得分，以及基于从该至少一个接近度监测组件接收的接近度数据估计该至少一个接近度监测组件与另一个接近度监测组件之间的距离。该方法还包括将该估计的距离与对应于该环境风险得分的接近度阈值进行比较，以及基于该比较和该环境风险得分推荐个人防护措施。

任选地，计算环境风险得分还包括基于该环境数据估计病毒载量；以及基于该病毒载量计算该环境风险得分。推荐个人防护措施包括当该估计的距离小于该接近度阈值时，生成该至少一个接近度监测组件中的一个接近度监测组件的穿戴者太靠近该至少一个接近度监测组件中的另一个接近度监测组件的穿戴者的警报。估计距离还包括接收该至少一个接近度监测组件中的一个接近度监测组件的穿戴者的位置数据，该方法还包括基于该位置数据确定该穿戴者在室内还是室外，并且基于该确定调整该接近度阈值。该方法还包括基于一定时间段内的所计算的环境风险得分和估计的距离，估计在该时间段期间该至少一个接近度监测组件中的一个接近度监测组件的穿戴者的累积风险得分。该方法还包括基于该累积风险得分、该估计的距离和由该穿戴者穿戴的个人防护设备(PPE)的配置计算风险阈值，并且推荐个人防护措施还包括如果该累积风险得分高于所计算的风险阈值，则向该穿戴者警告健康风险。估计距离还包括接收关于由该至少一个接近度监测组件中的一个接近度监测组件的穿戴者穿戴的PPE的信息，并且推荐个人防护措施还包括基于累积风险得分提供该PPE是否足以防范空气传播疾病的风险的通知。接收信息还包括确定该PPE的类型，并且推荐个人防护措施还包括基于该累积风险得分推荐该PPE的该类型是否足以防范该空气传播疾病的风险。另选地，接收信息还包括确定该PPE的到期日期，并且推荐个人防护措施还包括基于该累积风险得分推荐该PPE在防范该空气传播疾病的风险方面是否有效或到期。该方法还包括通过计算个体在一定时间段期间所在的所有环境中的环境风险得分的总和来估计该个体的总环境风险得分，并且推荐个人防护措施还包括基于该总环境风险得分为该个体推荐PPE。该至少一个健康风险评估计算设备还包括服务器计算设备和至少一个同步设备，并且估计距离还包括将该至少一个接近度监测组件中的每一个接近度监测组件与该至少一个同步设备中的一个同步设备进行同步；以及将该服务器计算设备与该至少一个同步设备进行通信。计算环境风险得分还包括接收以下中的至少一者：i)湿度数据、ii)温度数据和iii)二氧化碳数据。另选地，计算环境风险得分还包括接收该湿度数据、该温度数据和该二氧化碳数据。该至少一个接近度监测组件的穿戴者处于恶劣的和危险的环境中。该方法还包括基于该温度数据估计在该恶劣和危险的环境中的热应激的风险。该方法还包括基于该二氧化碳数据估计二氧化碳水平，并且确定在该恶劣和危险的环境下的通风是否足以保护工人免受该恶劣和危险的环境中的排放物的影响。该方法还包括基于该湿度数据估计湿度水平，并且当该湿度水平超过阈值时提供警报。

提供了评估环境中的健康风险的健康风险评估系统的实施方案。该系统包括至少一个环境传感器、至少一个接近度监测组件和与该至少一个环境传感器和该至少一个接近度监测组件通信的至少一个健康风险评估计算设备，其中该至少一个接近度监测组件各自包括接近度传感器。该至少一个健康风险评估计算设备被编程为基于从该至少一个环境传感器接收的环境数据计算环境风险得分，并且基于从该至少一个接近度监测组件接收的接近度数据估计该至少一个接近度监测组件中的一个接近度监测组件与该至少一个接近度监测组件中的另一个接近度监测组件之间的距离。该至少一个健康风险评估计算设备还被编程为基于该环境风险得分和该接近度数据推荐个人防护措施。

任选地，该至少一个健康风险评估计算设备还被编程为：基于一定时间段内的所计算的环境风险得分和估计的距离估计在该时间段期间该至少一个接近度监测组件中的一个接近度监测组件的穿戴者的累积风险得分，基于该累积风险得分、该估计的距离和由该穿戴者穿戴的个人防护设备(PPE)的配置计算风险阈值，并且基于该估计的累积风险得分和所计算的风险阈值推荐个人防护措施。该健康风险评估计算设备还被编程为通过计算个体在一定时间段期间所在的所有环境中的环境风险得分的总和来估计该个体的总环境风险得分，并且基于该总环境风险得分为该个体推荐PPE。

虽然描述了部件、组件和系统的示例性实施方案，但部件、组件和系统的变型可以实现类似的优点和效果。具体地讲，在不脱离所描述的发明构思的情况下，部件和组件的形状和几何形状以及部件在组件中的相对位置可不同于所述和所描绘的那些。此外，在某些实施方案中，可省略所述组件中的某些部件，以适应特定类型的连接器和支持或对特定安装的需要，同时仍可提供用于电气配线或布线的具有成本效益的连接器组件。

该书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使得本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件，则此类其他示例意图在权利要求书的范围内。