CN103403511A - 具有周边皮肤温度测量的零热通量温度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及零热通量温度测量装置，其具有将绝热材料层夹在中间的第一和第二柔性基底层。设置在第一基底层上的加热器迹线限定了面向绝热材料层一侧的加热器，加热器包括围绕第一热传感器的中心部分和围绕中心部分的周边部分。第二热传感器设置在第二基底层上，面向绝热材料层的相对侧，第三热传感器设置在第二基底层上，面向绝热材料层的相对侧。第二和第三热传感器分开，以便提供在待测量组织温度的皮肤表面区域中的分开的位置处的相应的皮肤温度。

Description

具有周边皮肤温度测量的零热通量温度测量装置

优先权

本专利申请要求2011年2月16日提交的美国临时专利申请No.61/463,393的优先权。

相关专利申请

本专利申请包含与下列美国专利申请的主题有关的主题，所有专利申请同此共同拥有：

2009年8月31日提交的美国专利申请12/584,108；

2010年4月7日提交的美国专利申请12/798,668；和

2010年4月7日提交的美国专利申请12/798,670。

背景技术

本主题涉及一种在估计深部组织温度（DTT）时用来指示人类或动物的核心体温的装置。具体地，本主题涉及一种零热通量温度测量装置，其设置成用于测量皮肤温度测量区域中多个位置处的温度。

深部组织温度测量是对占据人体体腔和动物体腔的器官的温度（核心体温）进行的测量。因为许多理由，需要进行DTT测量。例如，已经证明，在围手术循环期间将核心体温维持在正常体温范围内降低了外科手术部位感染的发生率；因此，有利的是，在外科手术之前、期间和之后监测患者的核心体温。当然，为了患者的安全和舒适，并且为了临床医生的便利，非侵入性测量是很理想的方式。因此，有用的是，通过置于皮肤上的装置来进行非侵入性DTT测量。

借助于零热通量装置的非侵入性DTT测量由Fox和Solman在1971年作过描述（Fox RH、Solman AJ.的A new technique for monitoring the deepbody temperature in man from the intact skin surface（一种用于从未受损皮肤表面监测人深部体温的新技术）.J.Physiol.（《生理学杂志》）1971年1月：212（2）：第8-10页）。由于该测量依赖于无热通量穿过进行测量的皮肤区域，因此，此项技术称为“零热通量”（ZHF）测量。如图1所示，Fox/Solman系统利用ZHF温度测量装置10估计核心体温，该ZHF温度测量装置10包括由绝热层22分开的一对热敏电阻器20。由热敏电阻器20感测的温度的差异控制大致平面构造的加热器24的操作，该加热器24停止或阻止热流过装置10的下表面26所接触的皮肤表面区域。比较器测量感测的温度的差异，并且向控制器30提供该差异测量值。只要该差异不为零，使加热器24运转。当感测的温度之间的差异达到零时，满足ZHF条件，加热器24根据需要打开和关闭，以维持ZHF条件。下表面26处的热敏电阻器20感测皮肤表面区域的温度，其输出在36处被放大，在38处被提供为系统输出。Togawa用DTT测量装置结构改进了Fox/Solman技术，该DTT测量装置结构引起组织中的多维热流。（Togawa T.的Non-InvasiveDeep Body Temperature Measurement（非侵入性深部体温测量）在Rolfe P编的Non-Invasive Physiological Measurements（非侵入性生理测量）。Vol.1.1979。Academic Press，London，pp.261-277（《非侵入性生理测量》，1979年第1卷，伦敦学术出版社，第261-277页））。图2所示的Togawa装置将Fox和Solman型的ZHF设计密封在厚的铝外壳11中，所述铝外壳11具有圆柱形环带构造，用于减少或消除从装置中心到周边的径向热流。

Fox/Solman装置以及Togawa装置利用身体的正常热通量来控制加热器的工作，从而通过热阻来阻碍源于皮肤的热流，以便达到所需的ZHF条件。这导致了将ZHF温度测量装置的加热器、热阻以及热传感器堆叠的构造，其结果是基本垂直的装置外形。由Togawa的上盖添加的热质量改进了Fox/Solman设计的稳定性，并且使得深部组织温度的测量更为精确。就这一点而言，由于目标是穿过装置的零热通量，因此，热阻越大越好。然而，额外的耐热性增加了质量和尺寸，并且还增加了用来在启动时达到稳定温度的时间，削弱了装置的及时报告温度快速变化的能力。

Fox/Solman装置以及Togawa装置的尺寸、质量和成本不能促成用后即弃的方式。因此，它们在用完之后必须要进行消毒，这样会使它们受到磨损和撕裂以及无法察觉的损坏。这些装置还必须保存好以再次使用。因此，使用这些装置会增加与零热通量DTT测量相关的成本，而且可能造成患者之间发生交叉污染的巨大风险。因此，需要在不损害性能的情况下减小零热通量DTT测量装置的尺寸和质量，以促成使用一次即丢弃的方式。

发明内容

在本发明的一个方面，ZHF温度测量装置包括柔性基底和ZHF电路，该ZHF电路设置在柔性基底的表面上，能够测量沿装置的表面的侧向方向分开的皮肤表面位置之间的温差，装置的该表面接触其中包含该皮肤表面位置的皮肤表面区域。

在本发明的另一个方面，测量由ZHF温度测量装置的加热器的表面接触的整个表面区域的温差。

在本发明的另一个方面，对构成柔性基底和电路的由ZHF温度测量装置的基底表面接触的皮肤表面区域的内部和周边部分之间的温差进行测量。

构成支撑电路的柔性基底的ZHF温度测量装置包括设置在基底的表面上的加热器和热传感器。

在一些方面，该装置包括至少三个热传感器：第一热传感器，其感测加热器温度；第二热传感器，其沿第一方向与第一热传感器分开，感测皮肤表面区域中第一位置处的皮肤温度；以及第三热传感器，其沿第二方向与第二热传感器分开，感测皮肤表面区域中第二位置处的皮肤温度。

在一些其它方面，皮肤表面区域中的第一位置为皮肤表面区域的中心位置，第二位置从中心位置朝向皮肤表面的周边移动。

在其它方面，零热通量DTT测量装置包括：第一和第二柔性基底层；加热器，其设置在第一基底层的表面上，围绕第一基底层的未加热区；第一热传感器，其在未加热区中设置在第一基底层上；第二热传感器，其在加热器的投射范围内的位置处设置在第二基底层上；以及第三热传感器，其在加热器的投射范围周边附近的位置处设置在第二基底层上。

例如，加热器包括中心部分和周边部分，该中心部分具有第一功率密度，该周边部分围绕中心部分，具有比第一功率密度大的第二功率密度。

在其它方面，零热通量DTT测量装置包括柔性基底，其包括：中心区段；突出部，其从中心区段的周边延伸；以及尾部，其从中心区段的周边延伸。设置在柔性基底的表面上的电路包括：加热器迹线，其限定了围绕该表面的区域的加热器；第一热传感器，其设置在该区域中；第二热传感器，其在加热器迹线的外侧设置在尾部上；以及第三热传感器，其在第二热传感器和加热器迹线的周边部分之间设置在尾部上。多个电接触垫设置在突出部上，多个导电迹线将第一和第二热传感器、存储装置和加热器迹线与多个电接触垫连接。

例如，加热器具有中心部分和周边部分，该中心部分具有第一功率密度，该周边部分围绕中心部分，具有比第一功率密度大的第二功率密度。

附图说明

图1为包括ZHF温度测量装置的第一现有技术深部组织温度测量系统的示意性框图。

图2为包括具有铝顶盖的ZHF温度测量装置的第二现有技术深部组织温度测量系统的示意性侧面剖视图。

图3A为包括基底的组件的平面图，在该基底的表面上设置有ZHF电路；图3B为与图3A的组件结合的ZHF温度测量装置的侧面剖视图。

图4A示出了包括基底的组件的平面图，ZHF电路设置在该基底的表面上，图4B为表示图4A的ZHF电路的示意图。

图5为包括图4A的基底组件的ZHF温度测量装置的分解透视图。

图6A-6F示出了通过包括图4A和5的元件制造ZHF温度测量装置的步骤。

图7A为具有多层构造的零热通量DTT测量装置的第一侧截面局部示意图。

图7B为经旋转以示出多层构造的额外元件的图7A的零热通量DTT测量装置的第二侧截面局部示意图。

图8为示出了温度测量系统的框图。

图9示出了用于图7A和7B的零热通量DTT测量装置的第二加热器构造。

图10为利用具有周边皮肤温度测量的零热通量温度测量装置测量体温的方法的流程图。

具体实施方式

图3A和3B示出了在共同拥有的美国专利申请12/584,108中所述和要求保护的廉价的、一次性的零热通量DTT测量装置。该装置包括柔性基底32，该柔性基底32具有中心、尾部和突出部区段34、36和38。ZHF电路设置在基底的第一侧上。电路包括加热器、热传感器、导电迹线以及安装和接触垫。加热器40由围绕表面的未加热区44的导电加热器迹线42限定。第一热传感器46设置在区域44中，第二热传感器48在尾部区段36上设置在加热器迹线外侧。电接触垫50在突出部区段38上设置在加热器迹线外侧，多个导电迹线52将热传感器和加热器迹线与多个接触垫连接。加热器迹线42的导通由导电的零欧姆跳线53维持，所述跳线53横跨用于第二热传感器48的两条迹线并与之电隔离。根据图3B，通过将中心和尾部区段34和36折叠在一起以将第一和第二热传感器46和48放置成沿竖向彼此靠近，来组装ZHF温度测量装置30。设置在中心和尾部区段之间的绝缘层54将第一和第二热传感器46和48分开，并且提供第一和第二热传感器46和48之间的耐热性。柔性加热器绝缘体49越过中心区段34附接到基底32的第二侧。装置30定向成用于操作，以将加热器40和第一热传感器46定位在绝缘层54的一侧上，将第二热传感器48定位在绝缘层54的另一侧上，并且紧邻将要进行测量的皮肤表面区域60。绝缘层54的下侧上的粘合剂层55将装置30附接到皮肤表面区域60。突出部区段38由设置在柔性基底的表面上的柔性加强件56加强。加强件基本上与突出部区段38同延，并且优选至少部分地在中心区段34的上方同延。柔性基底的单个表面上的电路的设计提供大致平面的薄型ZHF温度测量装置。装置30包括对于患者生命征兆监测系统的温度测量系统部件的插接式接口58。就这一点而言，突出部38利用接触垫阵列进行加强和构造，以便能够滑入和滑出与接口缆线的连接器的连接。

在ZHF温度测量装置的操作中，例如如图3B所示，加热器产生的热形成和维持进入装置下方的组织中的等温通道。当出现零热通量条件时，在等温通道的口部处的皮肤表面的温度处于与等温通道的深部组织末端处或附近的皮下组织的温度基本上相等的水平。此时，可以通过利用最接近皮肤的热传感器测量皮肤表面温度来确定深部组织温度。然而，皮肤中的侧向热耗散可能引起测量误差。

共同拥有的美国专利申请12/798,670提出了廉价的、一次性的ZHF装置构造，其采用功率密度沿加热器的周边的方向增加的加热器。功率密度的增加产生从加热器的中心到周边的均匀温度，这旨在通过均衡测量区域中的皮肤温度来抵消皮肤中的侧向热耗散效应。通过增加在不止单个位置处测量皮肤温度的能力，希望使这些构造具有检测皮肤中的侧向热耗散的能力，或者检验皮肤温度均衡性的能力。

在一些方面，ZHF温度测量装置具有检测或监测要通过其测量深部组织温度的皮肤表面区域中的侧向热耗散的能力。该条件的检测能够更加精确地控制加热器，该加热器被构造和操作以维持进行测量的整个皮肤表面区域的均匀温度。

因此，希望提供一种ZHF温度测量装置，该装置具有沿其表面的侧向测量皮肤温差的能力，该装置接触待DTT测量的皮肤表面区域。在一些方面，期望的是，测量与加热器的表面相一致的整个皮肤表面区域的温差。在其它方面，尤其期望的是，测量从皮肤表面区域的内部部分到周边部分的温差。

用于零热通量温度测量的温度装置包括将绝热材料层夹在中间的第一和第二柔性基底层，其中设置在第一基底层上的加热器迹线限定了面向绝热材料层一侧的加热器。加热器包括围绕第一热传感器的中心部分和围绕中心部分的周边部分。第二热传感器设置在第二基底层上，面向绝热材料层的相对侧，第三热传感器设置在第二基底层上，面向绝热材料层的相对侧。第二和第三热传感器分开，使得当装置使用时，第二热传感器位于测量的皮肤表面区域的中心部分附近，而第三热传感器位于皮肤表面区域的周边部分附近。

在优选的构造中，ZHF温度测量装置包括具有柔性基底的柔性电路组件，该柔性基底至少支撑加热器、热传感器和分开的绝热体。在优选的多层结构中，柔性基底绕绝热体折叠，使得第一和第二层放置成与绝热体的相对侧相邻。

尽管就包括代表性元件的优选实施例来描述温度装置构造，但这些实施例仅仅是示例性的。可能的情况是，其他实施例或许包括比所述实施例多的或少的元件。还有可能，所述元件中的一些或许被去除，并且/或者会添加其他未被描述的元件。此外，一些元件可以与其他元件结合，和/或分拆成更多的元件。

图4A示出了用于具有周边皮肤温度测量的零热通量温度测量装置的第一构造的柔性电路组件。柔性电路组件100包括柔性基底101。优选地（但不必一定如此），柔性基底101具有邻接的区段105、106和108。优选地（但不必一定如此），第一（或中心）区段105的形状基本上为圆形。第二区段（或“尾部”）106具有较窄的细长矩形的形状，其具有沿第一方向从中心区段105的周边向外延伸的球状端部107。第三区段（或“突出部”）108为延伸区段，优选地具有沿第二方向从中心区段105的周边向外延伸的宽矩形的形状。相对的凹口110形成于突出部108中，以接纳并保持连接器的相应的弹簧加载的保持器。优选地，但非必需，尾部106沿顺时针或逆时针方向以小于180°的弧形距离偏离突出部108。例如，尾部106和突出部108在图4A所示的组件中偏离90°。

根据图4A，ZHF电路120设置在柔性基底101上。优选地（但非必需），电路120的元件位于柔性基底101的一个表面121上。电路120至少包括导电的加热器迹线、热传感器、导电的连接迹线部分、以及电接触垫。加热器迹线124限定了大致环形的加热器126，该加热器126环绕无加热器迹线124的部分延伸进入的基底101的区域130；就这一点而言，当加热器工作时，区域130并未直接受热。区域130占据表面121的大致圆形的部分。更周全地说，区域130是基底101的圆柱形部分，包括图4A中所示的表面121的部分、相背表面的对应部分（此图中不可见）、以及两者间的实心部分。优选地（但非必需），区域130位于中心区段105的中心，并且与加热器126同心。第一热传感器140安装在形成于区域130中的安装垫上。第二热传感器142安装在安装垫上，该安装垫设置在大致环形的加热器126的外侧；优选地，这些安装垫大致形成在尾部106的端部附近，例如在尾部的球状端部107的中心中或附近。第三热传感器143安装在安装垫上，该安装垫设置在大致环形的加热器126的外侧；优选地，这些安装垫形成在尾部区段106中，大致在用于第二热传感器142的安装垫与加热器126的周边之间。电接触垫（“接触垫”）171在突出部108中形成在表面121上。

在一些构造中，ZHF电路120包括热传感器校正电路170，其中至少一个多引脚电子电路装置安装在该组件100上。例如，参照图4A，热传感器校正电路170可包括安装在安装垫上的电可擦可编程读/写存储器（EEPROM），所述安装垫形成于接近或邻近突出部108的中心区段105上的表面121的一部分上。

根据图4A，多个导电迹线部分将第一、第二和第三热传感器140、142和143以及加热器迹线124（和校正电路170，如果具有的话）与多个接触垫171连接。在包括热传感器校正电路的那些构造中，至少一个接触垫171可以由加热器126、第一热传感器140、第二热传感器142和第三热传感器143中的一个以及热传感器校正电路170共享。

如图4A所示，优选地（但非必需），中心区段105中形成有多个狭缝151，以提高柔性基底的柔性和适形性。狭缝从周边朝向中心区段105的中心径向地延伸，以限定彼此独立地移动或挠曲的区域。加热器迹线124的布局适于容纳狭缝。就这一点而言，加热器迹线沿着Z字形或之字形图案走线，其绕圈（leg）的长度从区域130的周边到狭缝151的端部增加，然后在那些端部处缩短一段后，绕圈的长度又在由狭缝限定的区域中大体上增加到加热器126的外周边。如图所示，加热器的构造具有以区域130为中心的大致环形，虽然环形被狭缝中断。或者，环形可被视作包括环绕大致连续的中心环带的楔形加热器区域的周边环带。

优选地，加热器126具有不均匀的功率密度加热器结构，所述结构可参考图4A来理解。在这种构造中，加热器126包括具有第一功率密度的中心部分128（由浅划线表示），以及周边部分129（由深划线表示），所述周边部分围绕中心部分128且具有比第一功率密度高的第二功率密度。加热器迹线124是连续的并且包括两个端部，第一端部转接到接触垫5，第二端部转接到接触垫6。然而，由于存在狭缝，因此中心部分128和周边部分129各包括按顺序布置的多个区段，其中中心部分的各区段与周边部分的各区段交替。尽管如此，加热器的环形结构将中心部分128的各区段大体上排列成围绕区域130的中心环带，并且围绕中心部分128排列周边部分129的各区段。当加热器126运转时，中心部分128以第一功率密度产生环绕区域130的中心热环带，周边部分129以第二功率密度产生环绕中心热环带的环形热环带。

优选地，加热器迹线124是连续的，但沿着其长度呈现出不均匀的功率密度，从而使中心加热器部分128具有第一功率密度，周边部分129具有第二功率密度，所述第二功率密度大于所述第一功率密度。在这种配置的情况下，供应到加热器126上的驱动电压将使中心加热器部分128产生的每单位加热器迹线的加热器面积的功率比外部加热器部分129少。结果应该是处于第一平均功率的中心热环带被处于第二平均功率的热环环绕，所述第二平均功率比所述第一平均功率高。

加热器部分128和129的不同功率密度可在各部分内保持不变，或者它们可变化。功率密度的变化可以是分段的或者连续的。功率密度由加热器迹线124的宽度和/或之字形图案的绕圈之间的间距（距离）以最简单且最节约的方式建立。例如以电阻方式，因此由加热器迹线产生的功率随迹线的宽度成反比变化。对于任何电阻而言，由加热器迹线产生的功率还与之字形绕圈（之间的距离）间距变化成反比。或者，迹线在选择的位置处可以具有变化的厚度以改变功率密度。例如，中心加热器部分可以具有厚度为x的加热器迹线，而周边部分可以具有厚度为2x的加热器迹线。

图4B中示意性地示出了图4A中所示的柔性基底101上的电路120。图4A中在突出部108上编号为0到6的接触垫171对应于图中4B中相同编号的元件。所示的接触垫的数量仅用于说明。可以使用更多的或更少的接触垫；任何特定数量都由设计选择来确定，包括加热器构造、热传感器的数量、包括热传感器校正电路等。在一些构造中，期望将接触垫中的一个或多个用于传送到或源于电路120的不止一个元件的电信号，以便使接触垫的数量最小化，由此简化电路布局，使突出部108的尺寸和质量最小化，并且减小接口连接器的尺寸。

在柔性基底上制造电路大大简化了一次性ZHF温度测量装置的构造，并且实质上降低了这种装置的制造时间和成本。就这一点而言，可参考图5和6A-6F来理解ZHF温度测量装置的制造，所述装置包括布置在具有图4A和4B所示的电路元件的柔性基底101的一侧上的电路。尽管按具体编号的步骤来描述制造方法，但步骤的顺序可以改变而实现相同的结果。出于各种原因，一些步骤可包括比所述步骤多的或少的操作。出于相同或更多的原因，可删除所述步骤中的一些步骤，和/或可添加其他并未描述的步骤。此外，一些步骤可以与其他步骤结合，和/或拆分成更多步骤。最后，为了更加清楚地示出ZHF温度测量装置的组装，图5和图6A-6F没有示出电路的细节。

现在参见图5和图6A，用于ZHF电路的迹线、安装垫和接触垫被制造在柔性基底101的第一侧的表面121（“迹线表面”）上。电子元件（第一、第二和第三热传感器，以及校正电路170，如果有的话）安装到安装垫，以完成包括图4A的元件的电路，如该图中所示地排列。如果使用狭缝的话，在此制造步骤中，可在中心区段102中制作将加热器区域分开的狭缝131。

根据图5和6B，在第二制造步骤中，加强件204层合到或形成于被突出部108占据的区域内的柔性基底101的第二侧的表面（“无迹线表面”）上。加强件具有与突出部形状相同的部分；当层合到第二侧上时，加强件延伸过突出部，并且部分地延伸到中心区段102中。

根据图5和6C，在第三制造步骤中，绝缘材料的柔性层208通过粘合剂或等同物附接到柔性基底101的无迹线表面，基本上越过整个中心区段102。这个层设置成将加热器和第一热传感器与周围环境隔绝。如图5最佳地示出，该柔性层可以包括成形凹部211，该凹部211接纳连接器部件的向前部分。

根据图5和6D且在第四制造步骤中，绝缘材料的柔性层240通过粘合剂或等同物附接到柔性基底的迹线表面121，基本上越过整个中心区段102。该层覆盖电路，除了尾部106和突出部108中的部分。

根据图5、6D和6E，且在第五制造步骤中，粘合剂层222施加到层240的表面241上，尾部106折叠越过层240，使得由层240以优选间隔开的关系保持第一和第二热传感器。绝缘材料层240还将第二和第三热传感器与加热器分开和热隔绝。

根据图5和6F，在第六制造步骤中，隔离衬垫226附接到粘合剂层222，越过尾部折叠到其上的中心绝缘层。

图6F从示出装置底部（即装置的与待测量温度的皮肤表面区域接触的表面区域）的方面示出了组装的ZHF温度测量装置。当使用该装置时，隔离层226被剥离，以暴露粘合剂层222，其中装置通过该粘合剂层222附接到皮肤表面区域。

根据该说明书的温度测量装置可以使用下表中所列出的材料和零件进行制造。符合图4A的具有铜迹线、安装垫和接触垫的电路可以采用常规光刻技术形成于聚酰亚胺膜的柔性基底上，并且热传感器可以使用常规表面安装技术进行安装。除了表示直径之外，表中的尺寸为厚度。当然，这些材料和尺寸仅仅是示例性的，并不用来限制该说明书或后续权利要求的范围。例如，加热器和导电迹线可以利用导电油墨整体或部分地制成。

材料和零件表

图7A为具有周边皮肤温度测量的优选零热通量温度测量装置构造的部分剖视示意图。优选地（但非必需），该构造使用柔性基底组件。作为例子，该构造可以使用柔性基底，该柔性基底具有ZHF电路，例如图4A和4B中所示的电路，如图5和6A-6F所示地进行组装。在该示例性情况下，图7A的视图对应于沿图6E所示的折叠的尾部的中心线截取的侧剖视图，图7B的视图对应于当装置如图6E所示地组装时沿突出部的中心线截取的侧面剖视图。在这些图中没有示出测量装置的所有元件；然而，这些图示出了与具有周边皮肤温度测量的零热通量测量相关的构造部件之间的关系。

根据图7A，ZHF温度测量装置700包括柔性基底层、绝热材料的柔性层和电路。电路包括加热器726、第一热传感器740、第二热传感器742和第三热传感器743。加热器726和第一热传感器740设置在柔性基底层703中或上，第二和第三热传感器742和743设置在柔性基底层704中或上。第一和第二基底层703和704通过绝热材料的柔性层702而彼此分开和热隔绝。基底层703和704可为分开的部件，但优选它们为围绕绝缘材料层折叠的单个柔性基底的部分。优选地，粘合剂膜（未示出）将基底附着在绝缘层702上。安装到基底层704的一侧的粘合剂材料层705设有可移除的衬片（未示出），以将测量装置附着在皮肤上。优选地，绝缘材料的柔性层709位于层702、703和704的上方，并且通过粘合剂膜（未示出）附着于基底层703的一侧；层709在加热器726和第一热传感器740的上方延伸。

如在图7B中看出，电路包括设置在柔性基底层703中或上的热传感器校正电路770和接触垫771。热传感器校正电路770定位在加热器726的外部，优选在加热器726与接触垫771之间。接触垫771定位在基底层703的区段708上，该区段708伸到绝缘层709之外，以便以可分离的方式与固定到温度测量系统线缆787的端部的连接器772连接。假定热传感器740、742和743为热敏电阻器，那么热传感器校正电路770包括非挥发性半导体存储器，以存储热传感器校正信息；此类信息可以包括唯一用于每个热传感器的一个或多个校正系数。尽管图中没有示出加强件，但是区段708可以通过设置在基底层703和层709之间的柔性基底的表面上的柔性加强件以与图3B对应的方式进行加强。

参照图7A，当使用时，ZHF温度测量装置700设置成第二和第三热传感器742和743最接近待进行温度测量的皮肤表面区域。层702被夹在第一和第二基底层703和704之间，使得加热器726和第一热传感器740与第二和第三热传感器742和743分开和热隔绝。装置700包括薄的粘合剂材料层705，以将装置附接到待测量的皮肤表面区域。当该装置使用时，第二和第三热传感器742和743沿着最靠近皮肤表面区域的第二层704的表面707的侧向方向分开。这种侧向隔开将第二热传感器定位成与加热器726的中心部分728相对，并且将第三热传感器定位成与加热器726的周边部分729相对。从另一个角度看，当装置定位在待温度测量的皮肤表面区域上时，该侧向分开将第二热传感器742定位成靠近皮肤表面区域的中心部分，并且将第三热传感器743定位成靠近皮肤表面区域的周边。

当装置700使用时，层702用作第一热传感器740与第二和第三热传感器742和743之间的大的耐热性。第二和第三热传感器742和743感测表面707下的皮肤表面区域中的皮肤温度。优选地，第二热传感器742感测皮肤表面区域的中心部分中的皮肤温度，第三热传感器743感测皮肤表面区域的周边部分中的皮肤温度。第一热传感器740感测层702的顶部表面的温度。通常，当第一热传感器740所感测的温度低于第二热传感器742所感测的温度时，使加热器运转以降低穿过层702和皮肤的热流。当层702的温度等于热传感器742的温度时，穿过层702的热流停止并关掉加热器。这就是由第一传感器740和第二传感器742感测到的零热通量条件。当零热通量条件出现时，由第二热传感器指示的皮肤温度被理解为核心体温。在一些零热通量测量装置构造中，加热器726可包括以第一功率密度操作的中心加热器部分728，以及围绕中心加热器部分的周边加热器部分729，所述周边加热器部分729以比第一功率密度高的第二功率密度操作。当然，基底的柔性让测量装置700（包括加热器726）能够适形于测量部位的身体轮廓。

假定热传感器校正电路770包括多针脚电子可编程存储器（EEPROM），例如，由微芯科技（Microchip Technology）制造并通过安装垫安装到零热通量DTT测量装置700的24AA01T-I/OT。图4A和4B示出了一个或多个接触垫由电路的至少两个元件共享的构造。

图8使用图4A的第一柔性电路构造作为实例，示出了根据图7A和图7B的零热通量DTT测量装置中的信号接口。根据这些附图，DTT测量系统包括控制机械化装置800、测量装置700以及接口785，所述接口在控制机械化装置与测量装置之间传输功率、通用信号和数据信号。接口可以是无线的，其中接收器定位成发送和接收信号，并且电池设置在装置700中以向电路供电。优选地，所述接口包括电缆787，所述电缆787具有可释放地连接于突出部708的连接器772。控制机械化装置800对在各个信号路径上将功率和通用信号提供给加热器进行管理，并且将共用通用信号路径的信号分开。通用参考电压信号在单个信号路径上提供给热传感器，并且由各自分开的返回信号路径提供来自热传感器的传感器数据。

假定热传感器校正电路770包括EEPROM，那么分开的信号路径用于EEPROM接地(ground)，且根据图4A和图4B，热传感器信号路径由EEPROM的不同针脚共享。这种信号路径构造将用于EEPROM的数字接地与用于加热器的DC接地（共用）分开，以消除EEPROM损坏的可能性。事实上，期望的是将加热器与电路的其他元件全都电隔离。因此，根据图8，多个接触垫的第一接触垫（例如接触垫5）仅仅连接到加热器迹线的第一终端，而多个接触垫的第二接触垫（例如接触垫6）仅仅连接到加热器迹线的第二终端。

参照图4B，假定热传感器为负温度系数（NTC）热敏电阻器。在这种情况下，将接触垫2上的通用信号保持在恒定电压电平，以便为EEPROM提供Vcc，并且为热敏电阻器提供参考电压。在读出热敏电阻器与计时/读出/写入EEPROM之间的控制，通过热敏电阻器/EEPROM开关电路进行切换。再次假定热传感器是NTC热敏电阻器，那么EEPROM中已储存了针对每个热敏电阻器的一个或多个校正系数。当装置700连接到控制机械化装置时，响应于提供给EEPROM的SCL端口的信号，通过SDA端口从EEPROM中读出校正系数。以下信号和电子特性表总结了接口785的示例性构造。

信号和电特性表

获得热敏电阻器的校正系数并将其存储在EEPROM中。从负温度系数热敏电阻器获得精确的温度感测的基础是进行校正。就这一点而言，参见美国专利申请12/798,668。在系统操作期间，通过向由第一、第二和第三热传感器生成的相应信号施加校正信息，控制逻辑800确定加热器温度、中心皮肤温度和周边皮肤温度。

图9示出了用于测量装置700的第二柔性基底构造900。根据第二构造，电路对应于图4A和4B的电路120，除了加热器迹线之外。在第二构造900中，加热器迹线包括三个迹线：第一迹线910，其限定了中心加热器部分728；第二迹线911，其围绕第一迹线910，限定了周边加热器部分729；以及第三迹线912，其在共享节点914处连接至第一和第二迹线。第三迹线912用作第一与第二迹线之间的共用连接。因此，这种加热器构造由共享共用引线的独立控制的中心加热器部分和周边加热器部分构成。或者，这种构造可视作具有两个加热器部件的加热器。中心部分和周边部分的功率密度可以一致或者不一致。如果两个部分的功率密度一致，则周边部分可以以高于中心部的功率电平被驱动，以便提供所需的更高的功率密度。根据图9，第二加热器构造采用用于第一、第二和第三迹线的三个独立的接触垫。因此，对于包括共享共用引线的三个热传感器和两个独立控制的加热器部分的电路构造，在突出部上设有八个接触垫。

在ZHF温度测量装置700的其它构造中，柔性电路组件可以制成为不具有狭缝，从而加热器726包括具有不同功率密度的连续的中心和周边部分728和729。将柔性基底构造成具有圆形中心部不是必需的，环形加热器也不必大致为圆形。在测量装置700的其它构造中，中心基底区段可以具有多侧向和卵形（或椭圆形）形状，如加热器可以具有的形状。前述所有的构造都可以适于这些形状，以便适应设计、操作和/或制造考虑。在所有的这些方面，参见美国专利申请12/798,668。

图10示出了利用具有周边皮肤温度测量的零热通量温度测量装置的温度测量方法。假定该装置设置成以图7A和7B所示的方式进行使用，并连接成通过图8所示的控制机械装置进行操作，那么加热器运转，并且三个热传感器运转。初始，在步骤1010利用热传感器742提供的电阻值和用于热传感器的校正系数测量皮肤表面区域中心附近的皮肤温度T_sc，在步骤1020利用热传感器740提供的电阻值和用于热传感器的校正系数测量加热器温度T_h，在步骤1030利用热传感器743提供的电阻值和用于热传感器的校正系数测量皮肤表面区域周边附近的皮肤温度T_sp。步骤1021检查加热器与中心皮肤温度之间的差异，环1010/1020/1021/1022调节加热器输出，以将该差异保持在±X范围内。步骤1031相对于范围±Y检查中心和周边皮肤温度之间的差异，环1010/1030/1031/1032在测试不满意时提供控制选项。当根据步骤1040中的测试，1021和1031的范围条件同时满足时，中心皮肤温度被报告为核心体温。

步骤1032的选项表示在皮肤表面区域的周边边缘处的由皮肤温度测量提供的ZHF温度测量系统控制的额外边缘。就这一点而言，以多个功率密度操作的加热器可以不足以维持从加热器的中心到周边大体上均匀的温度。例如，如果环境非常冷，那么通过皮肤的周边热损失可能克服加热器的补偿能力。第三热传感器（143、743）使得用于估计不均一热条件且初始化其响应选项的机构和方法成为可能。图10示出了三个这样的选项。第一，如果中心和周边加热器部分是可单独控制的，那么根据图9中的加热器设计，周边加热器可以在1033被驱动，以产生更多的热来试图克服这样的条件。第二，可以在1034停止ZHF电路的操作，并且以发声和/或显示的方式发出错误或警告信号。第三，可以通过计算的偏移量和在1040处提交给测试的调节的测量来调节皮肤温度T_sc。还可以提供其它的或可选的选项。

尽管已参考目前的优选实施例描述了温度测量装置构造和制造的原理，但应当理解，在不脱离所述原理的精神的前提下，可进行多种修改。因此，本发明的原理仅受以下权利要求书限制。

Claims (20)

1.一种零热通量温度装置，其包括：

将绝热材料层夹在中间的第一柔性基底层和第二柔性基底层；

加热器迹线，所述加热器迹线设置在所述第一基底层上并限定了面向所述绝热材料层的一侧的加热器，所述加热器包括中心部分和周边部分，所述中心部分围绕所述第一基底层的不具有加热器迹线的区域，所述周边部分围绕所述中心部分；

第一热传感器，所述第一热传感器设置在所述区域中；

第二热传感器，所述第二热传感器设置在所述第二基底层上，面向所述绝热材料层的相对侧；

第三热传感器，所述第三热传感器设置在所述第二基底层上，面向所述绝热材料层的所述相对侧；并且

所述第二热传感器和所述第三热传感器分开，使得所述第二热传感器定位成与所述加热器的中心部分相对，并且使得所述第三热传感器定位成与所述加热器的所述周边部分相对。

2.根据权利要求1所述的零热通量温度装置，其中所述加热器的所述中心部分具有第一功率密度，所述加热器的所述周边部分具有第二功率密度，并且所述第二功率密度大于所述第一功率密度。

3.根据权利要求2所述的零热通量温度装置，其中所述加热器迹线包括具有两个端部的连续的加热器迹线，所述中心部分和所述周边部分中的每个包括顺序布置的多个区段，所述中心部分的各区段与所述周边部分的各区段交替布置。

4.根据权利要求2所述的零热通量温度装置，其中所述加热器的所述中心部分包括第一加热器迹线部分，所述加热器的所述周边部分包括与所述第一加热器迹线部分分开的第二加热器迹线部分，并且所述加热器迹线还包括在共享节点处连接到所述第一加热器迹线部分和所述第二加热器迹线部分的共用加热器迹线部分。

5.根据权利要求1所述的零热通量温度装置，其还包括存储热传感器校正信息的可编程存储器。

6.根据权利要求1所述的零热通量温度装置，其中柔性基底具有的构造包括中心区段、从所述中心区段的周边向外延伸的突出部以及从所述中心区段的周边向外延伸的尾部，所述突出部上设置有多个接触垫，多个导电迹线将所述第一热传感器、所述第二热传感器和所述第三热传感器以及所述加热器迹线与所述多个接触垫连接，并且所述中心区段和所述尾部绕所述绝热材料层折叠，使得所述中心区段构成所述第一基底层，所述尾部构成所述第二基底层。

7.根据权利要求6所述的零热通量温度装置，其中在所述柔性基底上设置有存储热传感器校正信息的可编程存储器，并且所述多个导电迹线的导电迹线将所述可编程存储器与所述多个接触垫的接触垫连接。

8.一种温度测量装置，其包括：

柔性基底，所述柔性基底包括第一区段、从所述第一区段的周边向外延伸的突出部区段以及从所述第一区段的周边向外延伸的尾部区段；和

位于所述柔性基底的表面上的电路，所述电路包括：位于所述第一区段上的加热器迹线，所述加热器迹线限定围绕所述基底的不具有加热器迹线的区域的中心加热器部分，以及围绕所述中心加热器部分的周边加热器部分；设置于所述区域中的第一热传感器；设置于所述尾部区段上的第二热传感器和第三热传感器；设置于所述加热器迹线的外部的多个接触垫；以及将所述第一热传感器、所述第二热传感器和所述第二热传感器以及所述加热器迹线与所述多个接触垫连接的多个导电迹线。

9.根据权利要求8所述的温度测量装置，其中所述中心加热器部分为第一功率密度部分，所述周边加热器部分为第二功率密度部分，并且所述第二功率密度大于所述第一功率密度。

10.根据权利要求9所述的温度测量装置，其中所述加热器迹线包括具有两个端部的连续的加热器迹线，所述中心加热器部分和所述加热器周边部分中的每一个包括顺序布置的多个区段，所述中心加热器部分的各区段与所述周边加热器部分的各区段交替布置。

11.根据权利要求9所述的温度测量装置，其中所述中心加热器部分包括第一加热器迹线部分，所述周边加热器部分包括与所述第一加热器迹线部分开的第二加热器迹线部分，并且所述加热器迹线还包括与所述第一加热器迹线部分和所述第二加热器迹线部分开并在共享节点处连接于所述第一加热器迹线部分和所述第二加热器迹线部分的共用加热器迹线部分。

12.根据权利要求9所述的零热通量温度装置，其中所述电路包括存储热传感器校正信息的可编程存储器，并且所述多个导电迹线的导电迹线将所述可编程存储器与所述多个接触垫的接触垫连接。

13.根据权利要求8所述的零热通量温度装置，其中所述电路包括存储热传感器校正信息的可编程存储器，并且所述多个导电迹线的导电迹线将所述可编程存储器与所述多个接触垫的接触垫连接。

14.一种温度测量系统，其包括：

零热通量温度装置，所述零热通量温度装置具有：将绝热材料层夹在中间的第一柔性基底层和第二柔性基底层；加热器迹线，所述加热器迹线设置在所述第一基底层上并限定了面向所述绝热材料层的一侧的加热器；第一热传感器，所述第一热传感器设置在所述第一基底层上；第二热传感器，所述第二热传感器设置在所述第二基底层上，面向所述绝热材料层的相对侧；以及第三热传感器，所述第三热传感器设置在所述第二基底层上，面向所述绝热材料层的所述相对侧，其中所述第二热传感器和所述第三热传感器分开，使得所述第二热传感器定位在所述加热器的中心部分附近，并且使得所述第三热传感器定位在所述加热器的所述周边部分附近；和

控制器，所述控制器用于耦接到所述零热通量温度装置，以确定由所述第一热传感器感测的加热器温度、由所述第二热传感器感测的中心皮肤温度和由所述第三热传感器感测的周边皮肤温度，并且响应于所述加热器温度、所述中心皮肤温度和所述周边皮肤温度而操作所述加热器。

15.根据权利要求14所述的温度测量系统，其中所述控制器通过无线连接和缆线中的一种耦接到所述零热通量温度装置。

16.根据权利要求15所述的温度测量系统，其中所述零热通量温度装置包括存储热传感器校正信息的可编程存储器，并且通过将校正信息施加到由所述第一热传感器、所述第二热传感器、和所述第三热传感器生成的相应信号，所述控制器确定所述加热器温度、所述中心皮肤温度和所述周边皮肤温度。

17.一种利用与人的皮肤表面区域接触的零热通量温度测量装置测量核心体温的方法，所述方法包括：

利用位于所述皮肤表面区域的中心附近的热传感器确定所述皮肤表面区域的中心附近的皮肤温度T_sc；

利用位于加热器附近的热传感器确定加热器温度T_h，所述加热器定位成堵塞来自所述皮肤表面区域的热通量；

利用位于所述皮肤表面区域的周边附近的热传感器确定所述皮肤表面区域的周边附近的皮肤温度T_sp；

确定所述加热器温度和所述中心皮肤温度之间的第一温差；

确定所述中心皮肤温度和所述周边皮肤温度之间的第二温差；和

如果所述第一温差在±X范围内且所述第二温差在±Y范围内，那么将皮肤温度T_sc报告为核心体温；

否则，调节由所述加热器产生的热。

18.一种利用与人的皮肤表面区域接触的零热通量温度测量装置测量核心体温的方法，所述方法包括：

利用位于所述皮肤表面区域的中心附近的热传感器确定所述皮肤表面区域的中心附近的皮肤温度T_sc；

利用位于加热器附近的热传感器确定加热器温度T_h，所述加热器定位成堵塞来自所述皮肤表面区域的热通量；

利用位于所述皮肤表面区域的周边附近的热传感器确定所述皮肤表面区域的周边附近的皮肤温度T_sp；

确定所述加热器温度和所述中心皮肤温度之间的第一温差；

确定所述中心皮肤温度和所述周边皮肤温度之间的第二温差；和

如果所述第一温差在±X范围内且所述第二温差在±Y范围内，那么将皮肤温度T_sc报告为核心体温；

否则，调节在所述加热器的周边处产生的热。

19.一种利用与人的皮肤表面区域接触的零热通量温度测量装置测量核心体温的方法，所述方法包括：

利用位于所述皮肤表面区域的中心附近的热传感器确定所述皮肤表面区域的中心附近的皮肤温度T_sc；

利用位于加热器附近的热传感器确定加热器温度T_h，所述加热器定位成堵塞来自所述皮肤表面区域的热通量；

利用位于所述皮肤表面区域的周边附近的热传感器确定所述皮肤表面区域的周边附近的皮肤温度T_sp；

确定所述加热器温度和所述中心皮肤温度之间的第一温差；

确定所述中心皮肤温度和所述周边皮肤温度之间的第二温差；和

如果所述第一温差在±X范围内且所述第二温差在±Y范围内，那么将皮肤温度T_sc报告为核心体温；

否则，发出警告或错误信号。

20.一种利用与人的皮肤表面区域接触的零热通量温度测量装置测量核心体温的方法，所述方法包括：

利用位于所述皮肤表面区域的中心附近的热传感器确定所述皮肤表面区域的中心附近的皮肤温度T_sc；

利用位于加热器附近的热传感器确定加热器温度T_h，所述加热器定位成堵塞来自所述皮肤表面区域的热通量；

利用位于所述皮肤表面区域的周边附近的热传感器确定所述皮肤表面区域的周边附近的皮肤温度T_sp；

确定所述加热器温度和所述中心皮肤温度之间的第一温差；

确定所述中心皮肤温度和所述周边皮肤温度之间的第二温差；和

如果所述第一温差在±X范围内且所述第二温差在±Y范围内，那么将皮肤温度T_sc报告为核心体温；

否则，通过偏移值调节所述皮肤温度T_sc并且将偏移皮肤温度T_sc报告为核心体温。

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