JP2001008902A - 温度センサアレイ並びにその製造及び使用方法 - Google Patents
温度センサアレイ並びにその製造及び使用方法Info
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- G—PHYSICS
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- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
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- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
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Abstract
(57)【要約】
【解決すべき課題】 初期腫瘍発生に伴う血管新生及び
代謝変化に関するスクリーニング並びに腫瘍の大きさの
変化の監視に用いるための、生体組織内での空間的及び
／又は時間的温度勾配を測定する方法及び装置の提供。 【解決手段】 複数の独立した温度センサを含む誘電体
層と、誘電体層の少なくとも一方の表面に対面して複数
の独立した温度センサの各々からの電気的接続を達成す
るための堆積電気結線パターンとを含んでいて、誘電体
層及び堆積電気結線パターンが表面順応性を有するよう
な温度センサアレイ。かかる温度センサアレイは、堆積
電気結線パターンに接続されて温度センサからのセンサ
信号を得るための走査装置と、センサ信号を処理して温
度分布を推定するためのコンピュータとを更に含む診断
用具に使用し得る。
代謝変化に関するスクリーニング並びに腫瘍の大きさの
変化の監視に用いるための、生体組織内での空間的及び
／又は時間的温度勾配を測定する方法及び装置の提供。 【解決手段】 複数の独立した温度センサを含む誘電体
層と、誘電体層の少なくとも一方の表面に対面して複数
の独立した温度センサの各々からの電気的接続を達成す
るための堆積電気結線パターンとを含んでいて、誘電体
層及び堆積電気結線パターンが表面順応性を有するよう
な温度センサアレイ。かかる温度センサアレイは、堆積
電気結線パターンに接続されて温度センサからのセンサ
信号を得るための走査装置と、センサ信号を処理して温
度分布を推定するためのコンピュータとを更に含む診断
用具に使用し得る。
Description
【０００１】
【発明の背景】本発明は温度センサに関するものであっ
て、更に具体的には、サーモグラフィ用温度センサに関
する。
て、更に具体的には、サーモグラフィ用温度センサに関
する。
【０００２】従来の乳癌スクリーニング技術は、組織塊
構造の検出及び評価に基づくものである。乳癌スクリー
ニングにはＸ線マンモグラフィが常用されている。Ｘ線
マンモグラフィの短所として、(a) 集団が系統的線量の
放射線に被爆されること、(b) （若い女性の間では比較
的普通に見られる状態である）密度の高い乳房ではＸ線
マンモグラフィの有効性が低下すること、(c) 一部の女
性には不快な処置を受けることに対する抵抗があるこ
と、及び(d) Ｘ線マンモグラフィでは小さな初期腫瘍を
検出できないことが挙げられる。検出のためには、腫瘍
の大きさがある最小値を超えていなければならない。
構造の検出及び評価に基づくものである。乳癌スクリー
ニングにはＸ線マンモグラフィが常用されている。Ｘ線
マンモグラフィの短所として、(a) 集団が系統的線量の
放射線に被爆されること、(b) （若い女性の間では比較
的普通に見られる状態である）密度の高い乳房ではＸ線
マンモグラフィの有効性が低下すること、(c) 一部の女
性には不快な処置を受けることに対する抵抗があるこ
と、及び(d) Ｘ線マンモグラフィでは小さな初期腫瘍を
検出できないことが挙げられる。検出のためには、腫瘍
の大きさがある最小値を超えていなければならない。
【０００３】全ての固形腫瘍が直径数ミリメートル以上
に成長するには血管新生（既存の血管から新しい血管が
成長すること）が必要とされることが証明されている
〔ジェイ・フォークマン(J. Folkman)、ニュー・イング
ランド・ジャーナル・オブ・メディシン(New England J
of Medicine) 、２８５：１１８２−１１８６、１９７
１、及びエヌ・ワイドナー(N. Weidner)等、ニュー・イ
ングランド・ジャーナル・オブ・メディシン、３２４：
１−８、１９９１〕。初期腫瘍成長に伴う血管網及び血
液潅流の増加並びに成長しつつある腫瘍の代謝量の増加
は、周囲の組織よりも高い腫瘍温度をもたらすという仮
設が立てられている。乳癌については、皮膚表面付近の
腫瘍に関してこの仮設が定性的に実証されている。従っ
て、十分に鋭敏で他の環境因子によって引起こされる誤
差を生じない適当な技術を用いたサーモグラフィ検知法
は、癌（特に乳癌）のスクリーン法として有用であると
思料される。
に成長するには血管新生（既存の血管から新しい血管が
成長すること）が必要とされることが証明されている
〔ジェイ・フォークマン(J. Folkman)、ニュー・イング
ランド・ジャーナル・オブ・メディシン(New England J
of Medicine) 、２８５：１１８２−１１８６、１９７
１、及びエヌ・ワイドナー(N. Weidner)等、ニュー・イ
ングランド・ジャーナル・オブ・メディシン、３２４：
１−８、１９９１〕。初期腫瘍成長に伴う血管網及び血
液潅流の増加並びに成長しつつある腫瘍の代謝量の増加
は、周囲の組織よりも高い腫瘍温度をもたらすという仮
設が立てられている。乳癌については、皮膚表面付近の
腫瘍に関してこの仮設が定性的に実証されている。従っ
て、十分に鋭敏で他の環境因子によって引起こされる誤
差を生じない適当な技術を用いたサーモグラフィ検知法
は、癌（特に乳癌）のスクリーン法として有用であると
思料される。
【０００４】前述の米国特許第５９０９００４号のごと
き用途においては、温度勾配を測定するためにサーモグ
ラフィ用センサが使用されている。測定すべき温度の摂
動を最少限に抑えるため、センサは最小の横方向熱伝導
性を有していなければならない。更にまた、温度の迅速
な読取りが達成されるようにするため、熱的時定数及び
熱質量も最小にしなければならない。サーモグラフィの
分野においては、初期の腫瘍成長の指標となる情報を得
るために人体の表面温度地図が作成される。
き用途においては、温度勾配を測定するためにサーモグ
ラフィ用センサが使用されている。測定すべき温度の摂
動を最少限に抑えるため、センサは最小の横方向熱伝導
性を有していなければならない。更にまた、温度の迅速
な読取りが達成されるようにするため、熱的時定数及び
熱質量も最小にしなければならない。サーモグラフィの
分野においては、初期の腫瘍成長の指標となる情報を得
るために人体の表面温度地図が作成される。
【０００５】また、小さな温度勾配を測定しようという
試みのために赤外線（ＩＲ）カメラ又は撮像装置も使用
されてきた。熱電的な赤外線検出器アレイの実例は、米
国特許第４５５８３４２号明細書に見出すことができ
る。腫瘍を検出するために人体組織内の温度分布を測定
する際には、内部腫瘍からの寄与を適正に検出し得るよ
うにために正確な表面温度地図を作成しなければならな
い。（皮膚に対して直接に接触させることのできない）
赤外線センサは、一部は皮膚表面における周囲気流の影
響に原因し、また一部は皮膚の放射率及び赤外線センサ
に対する皮膚の方位の変動に原因する信頼できない温度
データを生じることがある。実際、皮膚の放射率は特に
厄介な問題であって、皮膚上の様々な物質（例えば、油
分、水分及び粒状残渣）の存在によって変化する。放射
率の変化は赤外線カメラによって検知される温度の見掛
けの変化を引起こし、そのためその下方に位置する皮膚
の真の温度勾配を覆い隠すことになる。
試みのために赤外線（ＩＲ）カメラ又は撮像装置も使用
されてきた。熱電的な赤外線検出器アレイの実例は、米
国特許第４５５８３４２号明細書に見出すことができ
る。腫瘍を検出するために人体組織内の温度分布を測定
する際には、内部腫瘍からの寄与を適正に検出し得るよ
うにために正確な表面温度地図を作成しなければならな
い。（皮膚に対して直接に接触させることのできない）
赤外線センサは、一部は皮膚表面における周囲気流の影
響に原因し、また一部は皮膚の放射率及び赤外線センサ
に対する皮膚の方位の変動に原因する信頼できない温度
データを生じることがある。実際、皮膚の放射率は特に
厄介な問題であって、皮膚上の様々な物質（例えば、油
分、水分及び粒状残渣）の存在によって変化する。放射
率の変化は赤外線カメラによって検知される温度の見掛
けの変化を引起こし、そのためその下方に位置する皮膚
の真の温度勾配を覆い隠すことになる。
【０００６】
【発明の概要】このように、生体組織内での空間的及び
／又は時間的温度勾配を測定することにより、極く初期
の腫瘍発生に伴う血管新生及び代謝変化に関するスクリ
ーニングを行ったり、腫瘍の大きさの変化を監視したり
するための非侵襲的で無害な方法及び装置が要望されて
いるのである。
／又は時間的温度勾配を測定することにより、極く初期
の腫瘍発生に伴う血管新生及び代謝変化に関するスクリ
ーニングを行ったり、腫瘍の大きさの変化を監視したり
するための非侵襲的で無害な方法及び装置が要望されて
いるのである。
【０００７】また、測定すべき温度場に対するセンサの
影響を最少限に抑えながら改良された温度センサを提供
することも望ましい。
影響を最少限に抑えながら改良された温度センサを提供
することも望ましい。
【０００８】更にまた、表面の放射特性以外のパラメー
タを測定すると共に較正や厳しい環境管理の必要性を低
減させるような改良された検出装置を提供すること、得
られたデータをディジタル的に処理して検出感度を向上
させること、かつデータ収集の安定化及び信号位置の局
所化を助けるための定着装置を提供することも望まし
い。
タを測定すると共に較正や厳しい環境管理の必要性を低
減させるような改良された検出装置を提供すること、得
られたデータをディジタル的に処理して検出感度を向上
させること、かつデータ収集の安定化及び信号位置の局
所化を助けるための定着装置を提供することも望まし
い。
【０００９】本発明の一実施形態に従えば、薄膜相互接
続構造物を用いて１群の温度センサを相互接続すると共
に、それらを熱伝導率が小さくかつ熱質量が小さい材料
に固定することにより、横方向熱伝導性及び横方向熱損
失の低減したセンサアレイが製造される。ＩＲを測定し
て放射率を考慮しながら温度を推定するＩＲ撮像技術
（この場合、温度Ｔは放射率と検出されたＩＲ信号との
関数である）と異なり、本発明を使用すれば、複雑度及
び誤差の可能性を低減させながら対応する温度値に変換
し得る直接接触電圧測定値を得ることができる（Ｔ＝電
圧信号Ｖ×定数Ｋ）。
続構造物を用いて１群の温度センサを相互接続すると共
に、それらを熱伝導率が小さくかつ熱質量が小さい材料
に固定することにより、横方向熱伝導性及び横方向熱損
失の低減したセンサアレイが製造される。ＩＲを測定し
て放射率を考慮しながら温度を推定するＩＲ撮像技術
（この場合、温度Ｔは放射率と検出されたＩＲ信号との
関数である）と異なり、本発明を使用すれば、複雑度及
び誤差の可能性を低減させながら対応する温度値に変換
し得る直接接触電圧測定値を得ることができる（Ｔ＝電
圧信号Ｖ×定数Ｋ）。
【００１０】
【好ましい実施の形態】新規であると思料する本発明の
特徴は、特許請求の範囲に具体的に開示されている。た
だし、本発明の構成及び実施方法並びにその追加の目的
及び利点は、添付の図面を参照しながら以下の説明を考
察することによって最も良く理解されよう。なお、添付
の図面において類似構成要素は類似の参照符号で表し
た。
特徴は、特許請求の範囲に具体的に開示されている。た
だし、本発明の構成及び実施方法並びにその追加の目的
及び利点は、添付の図面を参照しながら以下の説明を考
察することによって最も良く理解されよう。なお、添付
の図面において類似構成要素は類似の参照符号で表し
た。
【００１１】図１は本発明の一実施形態に係る診断用具
のブロック図であって、この診断用具は温度センサアレ
イ１００、温度センサアレイ中の温度センサに接続され
た走査装置２１０、及びセンサ信号を処理して温度分布
を推定するためのコンピュータ２１２を含んでいる。図
２は、図１の診断用具を適用し得る一応用例の斜視図で
ある。
のブロック図であって、この診断用具は温度センサアレ
イ１００、温度センサアレイ中の温度センサに接続され
た走査装置２１０、及びセンサ信号を処理して温度分布
を推定するためのコンピュータ２１２を含んでいる。図
２は、図１の診断用具を適用し得る一応用例の斜視図で
ある。
【００１２】図２〜２３に関連して以下に一層詳細に考
察される本発明の幾つかの実施形態に従えば、温度セン
サアレイは複数の独立した温度センサを含む誘電体層２
１６（図１）と堆積電気結線パターンとから成ってい
る。堆積電気結線パターンは誘電体層の少なくとも一方
の表面に対面していて、複数の独立した温度センサの各
々からの電気的接続を達成するために役立つ。なお、誘
電体層及び堆積電気結線パターンは表面順応性を有して
いる。
察される本発明の幾つかの実施形態に従えば、温度セン
サアレイは複数の独立した温度センサを含む誘電体層２
１６（図１）と堆積電気結線パターンとから成ってい
る。堆積電気結線パターンは誘電体層の少なくとも一方
の表面に対面していて、複数の独立した温度センサの各
々からの電気的接続を達成するために役立つ。なお、誘
電体層及び堆積電気結線パターンは表面順応性を有して
いる。
【００１３】ここで言う「表面順応性」とは、胸壁に対
して押し当てたとき、独立した温度センサの大部分が表
面の温度を表す信号を発生し得るように解剖学的構造
（例えば乳房組織）の表面に順応するのに十分なだけの
柔軟性を有することを意味している。表面順応性の温度
センサアレイは多くの用途にとって好ましいものである
が、多くの用途に対して剛性の平坦なセンサを使用する
こともできる。
して押し当てたとき、独立した温度センサの大部分が表
面の温度を表す信号を発生し得るように解剖学的構造
（例えば乳房組織）の表面に順応するのに十分なだけの
柔軟性を有することを意味している。表面順応性の温度
センサアレイは多くの用途にとって好ましいものである
が、多くの用途に対して剛性の平坦なセンサを使用する
こともできる。
【００１４】例示を目的として、図３〜１５は熱電対に
関する実施形態を示し、図１６〜２０はサーミスタに関
する実施形態を示し、また図２１は抵抗温度検出器に関
する実施形態を示している。更にまた、薄いフィルム及
び堆積電気結線と共に一体化し得るその他の種類の温度
センサ（例えば、サーモパイル）を使用することもでき
る。
関する実施形態を示し、図１６〜２０はサーミスタに関
する実施形態を示し、また図２１は抵抗温度検出器に関
する実施形態を示している。更にまた、薄いフィルム及
び堆積電気結線と共に一体化し得るその他の種類の温度
センサ（例えば、サーモパイル）を使用することもでき
る。
【００１５】図１に戻れば、走査装置２１０及び温度セ
ンサアレイ１００は個別の構成要素から成っていてもよ
いし、或いは共通の誘導体層２１６上に一体化されてい
てもよい。マルチプレクサユニット２１３を使用するこ
とにより、走査装置に伝送すべきデータを多重化し、そ
れによって結線の複雑度を低下させることができる。マ
ルチプレクサ２１３はセンサアレイ及び／又は走査装置
と一体化されていてもよいし、或いは独立の構成要素か
ら成っていてもよい。
ンサアレイ１００は個別の構成要素から成っていてもよ
いし、或いは共通の誘導体層２１６上に一体化されてい
てもよい。マルチプレクサユニット２１３を使用するこ
とにより、走査装置に伝送すべきデータを多重化し、そ
れによって結線の複雑度を低下させることができる。マ
ルチプレクサ２１３はセンサアレイ及び／又は走査装置
と一体化されていてもよいし、或いは独立の構成要素か
ら成っていてもよい。
【００１６】温度センサアレイは、測定すべき表面２１
４に押し付けることにより手動モードで使用することが
できる。或いは、表面２１４に接触させる温度センサア
レイの位置決めを行うための定着装置２１８を使用する
ことにより、温度センサアレイの位置及び圧力を一層正
確に制御することもできる。ある種の用途においては、
定着装置は目的の方向における組織の厚さを低減させて
検出能力を高めるために有用な場合がある。
４に押し付けることにより手動モードで使用することが
できる。或いは、表面２１４に接触させる温度センサア
レイの位置決めを行うための定着装置２１８を使用する
ことにより、温度センサアレイの位置及び圧力を一層正
確に制御することもできる。ある種の用途においては、
定着装置は目的の方向における組織の厚さを低減させて
検出能力を高めるために有用な場合がある。
【００１７】一実施形態に従えば、図２に示されるごと
く、定着装置２１８は射出成形された軽量ポリカーボネ
ートのような実質的に剛性の構造材料から成るベース２
１９を含むと共に、例えば熱伝導性の小さい支持材又は
複数のばねのような機械的に柔軟な媒体２２１によって
ベース２１９に連結された実質的に柔軟な熱電対アレイ
１００を含んでいる。一実施形態に従えば、支持材はフ
ォームラバーから成っている。
く、定着装置２１８は射出成形された軽量ポリカーボネ
ートのような実質的に剛性の構造材料から成るベース２
１９を含むと共に、例えば熱伝導性の小さい支持材又は
複数のばねのような機械的に柔軟な媒体２２１によって
ベース２１９に連結された実質的に柔軟な熱電対アレイ
１００を含んでいる。一実施形態に従えば、支持材はフ
ォームラバーから成っている。
【００１８】再び図１について述べれば、一実施形態に
従えば、（データリンク２１７を介してデータを受信す
るための）コンピュータ２１２は、多重化データの流れ
を収集するために使用されるデータ収集ユニット２２０
と、空間温度地図の時間的序列を形成するためのデータ
処理ユニット２２４と、かかる温度地図を保存するため
の記録ユニット２２６とを含んでいる。
従えば、（データリンク２１７を介してデータを受信す
るための）コンピュータ２１２は、多重化データの流れ
を収集するために使用されるデータ収集ユニット２２０
と、空間温度地図の時間的序列を形成するためのデータ
処理ユニット２２４と、かかる温度地図を保存するため
の記録ユニット２２６とを含んでいる。
【００１９】データ処理ユニット２２４は、局所統計又
はその他の画像特性に基づく温度地図の領域を強調する
ための信号／画像処理用ソフトウェア又は方法を含むこ
とがある。信号の解析に際しては、皮膚の熱的境界条件
の摂動に原因する観測信号の時間的変動が斟酌される。
皮膚表面のサーモグラフ画像を作成する際には、熱拡散
のために初期のデータは後期のデータよりも急な勾配を
有することがあるという事実を考慮することができる。
また、最高の感度を得るためには、アレイ中のセンサの
個々の温度変動を平均化することができる。すなわち、
センサアレイの尺度を予想される温度勾配の輪郭よりも
遥かに小さくすることにより、互いに隣接するセンサに
ついて実行すべき信号の平滑化が可能となる。かかる平
滑化のためのアルゴリズムを実行することができる。
はその他の画像特性に基づく温度地図の領域を強調する
ための信号／画像処理用ソフトウェア又は方法を含むこ
とがある。信号の解析に際しては、皮膚の熱的境界条件
の摂動に原因する観測信号の時間的変動が斟酌される。
皮膚表面のサーモグラフ画像を作成する際には、熱拡散
のために初期のデータは後期のデータよりも急な勾配を
有することがあるという事実を考慮することができる。
また、最高の感度を得るためには、アレイ中のセンサの
個々の温度変動を平均化することができる。すなわち、
センサアレイの尺度を予想される温度勾配の輪郭よりも
遥かに小さくすることにより、互いに隣接するセンサに
ついて実行すべき信号の平滑化が可能となる。かかる平
滑化のためのアルゴリズムを実行することができる。
【００２０】データの収集及び処理のためには、オーバ
サンプリングによって所望の解像度が得られるようにセ
ンサ素子の間隔を決定することができる。すなわち、１
ｍｍの解像度が所望される場合には、０．５ｍｍ（又は
それより小さい）格子上にセンサを配置すればよい。こ
のようにすれば、多重信号によって検出の信頼度が高ま
る。オーバサンプリングはまた、センサアレイの位置を
物理的に移動させることによって達成することもでき
る。なお、かかる移動は定着装置内に組込むことができ
る。オーバサンプリングにより、或いは互いに隣接する
点同士を組合わせてオーバサンプリングの効果を増強さ
せることにより、データを再構成することができる。患
者を繰返して監視するのであれば、下方に位置する既知
の解剖学的構造（例えば血管）に原因する温度信号を取
除くための方法を組込むこともできる。
サンプリングによって所望の解像度が得られるようにセ
ンサ素子の間隔を決定することができる。すなわち、１
ｍｍの解像度が所望される場合には、０．５ｍｍ（又は
それより小さい）格子上にセンサを配置すればよい。こ
のようにすれば、多重信号によって検出の信頼度が高ま
る。オーバサンプリングはまた、センサアレイの位置を
物理的に移動させることによって達成することもでき
る。なお、かかる移動は定着装置内に組込むことができ
る。オーバサンプリングにより、或いは互いに隣接する
点同士を組合わせてオーバサンプリングの効果を増強さ
せることにより、データを再構成することができる。患
者を繰返して監視するのであれば、下方に位置する既知
の解剖学的構造（例えば血管）に原因する温度信号を取
除くための方法を組込むこともできる。
【００２１】かかるコンピュータはまた、その他の構成
要素、例えばディスプレイ２２８、キーボード２３２、
プリンタ２３４、コントローラ２３０、並びに例えばデ
ータ収集ユニット、データ処理ユニット及び記録ユニッ
トを統合するための中央処理装置（ＣＰＵ）２２２をも
含むことがある。かかるコンピュータは、直接に解析を
行ったり、一層詳しい解析のために遠隔のコンピュータ
にデータを送信したり、及び／又は（例えば人工衛星を
介して）専門医に情報を送信して専門的助言を求めたり
することがある。一実施形態に従えば、かかるコンピュ
ータはコントローラ又は遠隔のコンピュータから情報を
得ると共に、マルチプレクサ２１３を調整するための情
報を走査装置２１０に提供する。
要素、例えばディスプレイ２２８、キーボード２３２、
プリンタ２３４、コントローラ２３０、並びに例えばデ
ータ収集ユニット、データ処理ユニット及び記録ユニッ
トを統合するための中央処理装置（ＣＰＵ）２２２をも
含むことがある。かかるコンピュータは、直接に解析を
行ったり、一層詳しい解析のために遠隔のコンピュータ
にデータを送信したり、及び／又は（例えば人工衛星を
介して）専門医に情報を送信して専門的助言を求めたり
することがある。一実施形態に従えば、かかるコンピュ
ータはコントローラ又は遠隔のコンピュータから情報を
得ると共に、マルチプレクサ２１３を調整するための情
報を走査装置２１０に提供する。
【００２２】図２の実施形態に示されるごとく、かかる
診断用具は例えば乳癌を診断するために使用することが
できる。そのためには、乳房を構成する表面上に温度セ
ンサアレイを配置し、堆積電気結線パターンを介してセ
ンサ信号を走査し、次いでセンサ信号を処理して乳癌の
指標となる温度分布を推定すればよい。その際、定着装
置又は手圧を用いて目的の方向における組織の厚さを低
減させることができる。本発明のこのような実施形態
は、生体組織内での空間的な温度勾配（組織を横切る方
向の変化）及び／又は時間的な温度勾配（時間の経過に
伴う変化）を測定することにより、初期の腫瘍発生に関
するスクリーニングを行ったり、或いは腫瘍治療の効果
（特に、腫瘍への血液供給を直接に攻撃するように計画
された抗血管新生療法の効果）を監視したりするための
非侵襲的で無害な技術を提供することができる。
診断用具は例えば乳癌を診断するために使用することが
できる。そのためには、乳房を構成する表面上に温度セ
ンサアレイを配置し、堆積電気結線パターンを介してセ
ンサ信号を走査し、次いでセンサ信号を処理して乳癌の
指標となる温度分布を推定すればよい。その際、定着装
置又は手圧を用いて目的の方向における組織の厚さを低
減させることができる。本発明のこのような実施形態
は、生体組織内での空間的な温度勾配（組織を横切る方
向の変化）及び／又は時間的な温度勾配（時間の経過に
伴う変化）を測定することにより、初期の腫瘍発生に関
するスクリーニングを行ったり、或いは腫瘍治療の効果
（特に、腫瘍への血液供給を直接に攻撃するように計画
された抗血管新生療法の効果）を監視したりするための
非侵襲的で無害な技術を提供することができる。
【００２３】様々な患者の姿勢は、本発明にとってそれ
ぞれの利点を有している。患者を仰向けに寝せれば、乳
房組織は横に広がるため（温度信号が透過する必要のあ
る）組織の厚さは必然的に最小となり、乳房の運動は最
少限に抑えられ、また患者にとっても安楽である。患者
をうつぶせに寝せ、そして乳房を検査台の穴から突出さ
せれば、横方向の厚さは最小となり、乳房の運動は最少
限に抑えられ、また患者にとっても安楽である。定着装
置を使用する場合、患者を着座状態又は直立状態に配置
すれば、横たわる姿勢の場合に必要となるセンサアレイ
の位置決め時間を短縮することができる。更にまた、検
知のために適した姿勢は臨床的使用の性質に応じて変化
する。無症状の乳房のスクリーニングを行う場合には、
全体的に、偏りなく、徹底的に、かつ正確に検査するこ
とが最高の感度を得るために重要である。疑いのある癌
を診断する場合には、位置決めの目標は乳房の疑わしい
領域に関する最良の情報を得ることにある。
ぞれの利点を有している。患者を仰向けに寝せれば、乳
房組織は横に広がるため（温度信号が透過する必要のあ
る）組織の厚さは必然的に最小となり、乳房の運動は最
少限に抑えられ、また患者にとっても安楽である。患者
をうつぶせに寝せ、そして乳房を検査台の穴から突出さ
せれば、横方向の厚さは最小となり、乳房の運動は最少
限に抑えられ、また患者にとっても安楽である。定着装
置を使用する場合、患者を着座状態又は直立状態に配置
すれば、横たわる姿勢の場合に必要となるセンサアレイ
の位置決め時間を短縮することができる。更にまた、検
知のために適した姿勢は臨床的使用の性質に応じて変化
する。無症状の乳房のスクリーニングを行う場合には、
全体的に、偏りなく、徹底的に、かつ正確に検査するこ
とが最高の感度を得るために重要である。疑いのある癌
を診断する場合には、位置決めの目標は乳房の疑わしい
領域に関する最良の情報を得ることにある。
【００２４】更にまた、特に表面の２つ以上の位置に温
度センサアレイを使用する場合には、定着装置の位置決
めを助けるために点、線又は格子で測定すべき表面に目
印を付けることが有用なこともある。例えば、恒久的で
ない黒色のマーカを使用することにより、相異なる位置
で撮影された複数の熱画像を位置合せするための目印を
得ることができる。
度センサアレイを使用する場合には、定着装置の位置決
めを助けるために点、線又は格子で測定すべき表面に目
印を付けることが有用なこともある。例えば、恒久的で
ない黒色のマーカを使用することにより、相異なる位置
で撮影された複数の熱画像を位置合せするための目印を
得ることができる。
【００２５】更にまた、測定目的のために１つの位置を
使用し得るように十分なサイズ（例えば、２５ｃｍ×２
５ｃｍ）のアレイを用意することも有用である。別の実
施形態に従えば、同時測定のために複数のアレイが同時
に配置される。
使用し得るように十分なサイズ（例えば、２５ｃｍ×２
５ｃｍ）のアレイを用意することも有用である。別の実
施形態に従えば、同時測定のために複数のアレイが同時
に配置される。
【００２６】図３及び４は、本発明の一実施形態に係る
熱電対アレイ１０１の上面図及び側面図をそれぞれ示し
ている。この実施形態においては、熱電対アレイは誘電
体層１０の一方の表面に対面する第１のパターン化導電
層１２を含むと共に、堆積電気結線パターンは誘電体層
１０の他方の表面に対面する第２のパターン化導電層１
６から成っている。第１及び第２のパターン化導電層
は、相異なる熱起電力を有している。誘電体層１０はス
ルーホール１４を有していて、独立した温度センサの少
なくとも一部は第１及び第２のパターン化導電層は第１
及び第２のパターン化導電層の間のスルーホールを通し
て形成された接点１５を含む熱電対１から成っている。
ここで言う「対面する」という用語は、導電層と誘電体
層との間に別の材料（例えば、接着剤）が存在し得るよ
うな状況をも含むことを意味している。
熱電対アレイ１０１の上面図及び側面図をそれぞれ示し
ている。この実施形態においては、熱電対アレイは誘電
体層１０の一方の表面に対面する第１のパターン化導電
層１２を含むと共に、堆積電気結線パターンは誘電体層
１０の他方の表面に対面する第２のパターン化導電層１
６から成っている。第１及び第２のパターン化導電層
は、相異なる熱起電力を有している。誘電体層１０はス
ルーホール１４を有していて、独立した温度センサの少
なくとも一部は第１及び第２のパターン化導電層は第１
及び第２のパターン化導電層の間のスルーホールを通し
て形成された接点１５を含む熱電対１から成っている。
ここで言う「対面する」という用語は、導電層と誘電体
層との間に別の材料（例えば、接着剤）が存在し得るよ
うな状況をも含むことを意味している。
【００２７】一実施形態に従えば、例えば接着剤５４を
用いて支持体層２０が除去可能な支持キャリヤ５０上に
貼合わされる。支持キャリヤは、熱電対アレイ製造時の
加工温度に耐え得る構造的に適当な任意の材料から成っ
ていればよい。一実施形態においては、支持キャリヤ５
０は銅から成っている。支持体層５０は、誘電率の小さ
い材料（例えば、重合体）から成っていればよい。支持
キャリヤが銅から成りかつ支持体層が重合体から成る場
合、接着剤５４用として有用な材料は例えばシロキサン
ポリエーテルイミドブロック共重合体である。
用いて支持体層２０が除去可能な支持キャリヤ５０上に
貼合わされる。支持キャリヤは、熱電対アレイ製造時の
加工温度に耐え得る構造的に適当な任意の材料から成っ
ていればよい。一実施形態においては、支持キャリヤ５
０は銅から成っている。支持体層５０は、誘電率の小さ
い材料（例えば、重合体）から成っていればよい。支持
キャリヤが銅から成りかつ支持体層が重合体から成る場
合、接着剤５４用として有用な材料は例えばシロキサン
ポリエーテルイミドブロック共重合体である。
【００２８】第１のパターン化導電層１２は、任意適宜
の技術によって誘電体層１０上に設置することができ
る。図４の実施形態においては、先ず支持体層２０上に
第１のパターン化導電層１２を設置し、次いで第１のパ
ターン化導電層上の誘電体層１０を配置することによ
り、第１のパターン化導電層１２が誘電体層１０上に設
置されている。第１のパターン化導電層１２を支持体層
上に設置するには、支持体層を支持キャリヤに取付ける
前又は取付けた後において、例えば吹付け、スパッタリ
ング、又は接着剤（図示せず）による貼合せのような任
意適宜の技術を使用すればよい。第１のパターン化導電
層については、非パターン化シートの形態で導電層を設
置した後、通常の写真食刻技術に従ってホトレジストで
パターン化することにより、例えば一連の電気流路を生
み出すことができる。
の技術によって誘電体層１０上に設置することができ
る。図４の実施形態においては、先ず支持体層２０上に
第１のパターン化導電層１２を設置し、次いで第１のパ
ターン化導電層上の誘電体層１０を配置することによ
り、第１のパターン化導電層１２が誘電体層１０上に設
置されている。第１のパターン化導電層１２を支持体層
上に設置するには、支持体層を支持キャリヤに取付ける
前又は取付けた後において、例えば吹付け、スパッタリ
ング、又は接着剤（図示せず）による貼合せのような任
意適宜の技術を使用すればよい。第１のパターン化導電
層については、非パターン化シートの形態で導電層を設
置した後、通常の写真食刻技術に従ってホトレジストで
パターン化することにより、例えば一連の電気流路を生
み出すことができる。
【００２９】誘電体層１０用として適する材料は、熱電
対アレイの使用目的及び使用環境に依存する。キャプト
ン（登録商標）ポリイミド〔キャプトン(KAPTON)はイー
・アイ・デュポン・ド・ネムール社(E.I. duPont de Ne
mours & Co.)の商標である〕又はユピレックス（登録商
標）ポリイミド〔ユピレックス(UPILEX)はウベ・インダ
ストリーズ社(UBE Industries,Ltd.) の商標である〕の
ような材料は丈夫で耐摩耗性のアレイを与えるが、女性
の乳房組織のような複雑な表面形状に対しては、より高
度の柔軟性を有するシリコーンゴム膜ほど容易には順応
しない。誘電体層１０は、スピニング、吹付け又は（図
示のような）接着剤１１の使用のような技術によって設
置することができる。一実施形態においては、接着剤１
１はＳＰＩ（シロキサンポリイミド）−エポキシブレン
ドから成っている。
対アレイの使用目的及び使用環境に依存する。キャプト
ン（登録商標）ポリイミド〔キャプトン(KAPTON)はイー
・アイ・デュポン・ド・ネムール社(E.I. duPont de Ne
mours & Co.)の商標である〕又はユピレックス（登録商
標）ポリイミド〔ユピレックス(UPILEX)はウベ・インダ
ストリーズ社(UBE Industries,Ltd.) の商標である〕の
ような材料は丈夫で耐摩耗性のアレイを与えるが、女性
の乳房組織のような複雑な表面形状に対しては、より高
度の柔軟性を有するシリコーンゴム膜ほど容易には順応
しない。誘電体層１０は、スピニング、吹付け又は（図
示のような）接着剤１１の使用のような技術によって設
置することができる。一実施形態においては、接着剤１
１はＳＰＩ（シロキサンポリイミド）−エポキシブレン
ドから成っている。
【００３０】スルーホール１４は、機械的打抜き法、化
学的エッチング法又はレーザ穴あけ法を用いて誘電体層
１０中に形成することができる。レーザ穴あけ方法の実
例は、例えば、１９９０年１月６日付けのアイヘルベル
ガー(Eichelberger)等の米国特許第４８９４１１５号及
び１９８９年３月３０日付けのアイヘルベルガー(Eiche
lberger)等の米国特許第４８３５７０４号の明細書に記
載されている。反応性イオンエッチング法を用いてスル
ーホールを清掃することにより、スルーホールの底部に
ある第１のパターン化導電層の表面を清浄にすることが
できる。
学的エッチング法又はレーザ穴あけ法を用いて誘電体層
１０中に形成することができる。レーザ穴あけ方法の実
例は、例えば、１９９０年１月６日付けのアイヘルベル
ガー(Eichelberger)等の米国特許第４８９４１１５号及
び１９８９年３月３０日付けのアイヘルベルガー(Eiche
lberger)等の米国特許第４８３５７０４号の明細書に記
載されている。反応性イオンエッチング法を用いてスル
ーホールを清掃することにより、スルーホールの底部に
ある第１のパターン化導電層の表面を清浄にすることが
できる。
【００３１】第２のパターン化導電層１６は、支持体層
及び／又は第１のパターン化導電層に誘電体層を取付け
る前又は取付けた後において、例えば吹付け、スパッタ
リング、又は接着剤（図示せず）による貼合せのような
任意適宜の技術によって設置することができる。誘電体
層を取付けた後に第２のパターン化導電層を設置する一
実施形態に従えば、スパッタリング又は蒸着によって誘
電体層１０の上面に第２のパターン化導電層を形成する
と、それはスルーホールを通って第１のパターン化導電
層１２のそれぞれの露出部分にまで延びる。その後、第
１のパターン化導電層の場合と同様にして第２のパター
ン化導電層のパターン化を行えばよい。
及び／又は第１のパターン化導電層に誘電体層を取付け
る前又は取付けた後において、例えば吹付け、スパッタ
リング、又は接着剤（図示せず）による貼合せのような
任意適宜の技術によって設置することができる。誘電体
層を取付けた後に第２のパターン化導電層を設置する一
実施形態に従えば、スパッタリング又は蒸着によって誘
電体層１０の上面に第２のパターン化導電層を形成する
と、それはスルーホールを通って第１のパターン化導電
層１２のそれぞれの露出部分にまで延びる。その後、第
１のパターン化導電層の場合と同様にして第２のパター
ン化導電層のパターン化を行えばよい。
【００３２】個々の熱電材料（この例では第１及び第２
のパターン化導電層）は、実用目的のためには、熱起電
力（ｅｍｆ）と呼ばれる量によって特徴づけられること
が多い。ここで言う「熱起電力」とは、白金に対する材
料の単位温度当りの熱起電力を意味する。熱起電力は正
の数であることも負の数であることもあり、また通例は
摂氏１度当りのマイクロボルト（μｖ／℃）を単位とし
て表される。第１及び第２のパターン化導電層は、有用
な電気出力信号を生み出すのに十分な熱起電力の差を有
していなければならない。特定の用途のために使用され
る電圧測定装置の感度は、実際の測定目的のために十分
な熱起電力の差に影響を及ぼす。
のパターン化導電層）は、実用目的のためには、熱起電
力（ｅｍｆ）と呼ばれる量によって特徴づけられること
が多い。ここで言う「熱起電力」とは、白金に対する材
料の単位温度当りの熱起電力を意味する。熱起電力は正
の数であることも負の数であることもあり、また通例は
摂氏１度当りのマイクロボルト（μｖ／℃）を単位とし
て表される。第１及び第２のパターン化導電層は、有用
な電気出力信号を生み出すのに十分な熱起電力の差を有
していなければならない。特定の用途のために使用され
る電圧測定装置の感度は、実際の測定目的のために十分
な熱起電力の差に影響を及ぼす。
【００３３】一実施形態に従えば、得られる熱分路の断
面積を最小にし、それによって熱伝導性及び測定すべき
温度場を乱す可能性を最小にするため、第１及び第２の
パターン化導電層のそれぞれは約２〜約４μｍの範囲内
の厚さを有している。本発明の熱電対は極めて微細にパ
ターン化することができる。例えば、パターン化導電層
中の線の幅が約０．０５ｍｍである場合、線同士の間隔
は約０．０５ｍｍであり、またパターン化スルーホール
の直径は約０．１ｍｍである。その時、１．６５ｍｍの
ピッチを有する領域内に１５行の熱電対アレイを配置す
ることができる。
面積を最小にし、それによって熱伝導性及び測定すべき
温度場を乱す可能性を最小にするため、第１及び第２の
パターン化導電層のそれぞれは約２〜約４μｍの範囲内
の厚さを有している。本発明の熱電対は極めて微細にパ
ターン化することができる。例えば、パターン化導電層
中の線の幅が約０．０５ｍｍである場合、線同士の間隔
は約０．０５ｍｍであり、またパターン化スルーホール
の直径は約０．１ｍｍである。その時、１．６５ｍｍの
ピッチを有する領域内に１５行の熱電対アレイを配置す
ることができる。
【００３４】好ましい実施形態に従えば、第１及び第２
のパターン化導電層の一方はコンスタンタン（約５５％
の銅と約４５％のニッケルとの合金）から成り、また第
１及び第２のパターン化導電層の他方は銅から成る。例
えば約２００℃の温度では、銅の熱起電力は＋９．１５
μｖ／℃、またコンスタンタンの熱起電力は−３７．２
５μｖ／℃であって、熱起電力の差は４６．４μｖ／℃
である。別の実施形態に従えば、銅及び（２００℃で２
９．８μｖ／℃の熱起電力を有する）９０％Ｎｉと１０
％Ｃｒとの合金が使用されるが、これらの熱起電力の差
は約６７μｖ／℃である。極めて大きい熱起電力の差
（７６５μｖ／℃）を有する１対の導電層は、ゲルマニ
ウム（＋３６２μｖ／℃）及びケイ素（−４０３μｖ／
℃）から成るものである。また、極めて小さい熱起電力
の差（約１μｖ／℃）を有する１対の導電層としては、
白金及びロジウム合金が挙げられる。実用目的のために
は、熱起電力の差は約１〜約６７μｖ／℃の範囲内にあ
るのが通例である。
のパターン化導電層の一方はコンスタンタン（約５５％
の銅と約４５％のニッケルとの合金）から成り、また第
１及び第２のパターン化導電層の他方は銅から成る。例
えば約２００℃の温度では、銅の熱起電力は＋９．１５
μｖ／℃、またコンスタンタンの熱起電力は−３７．２
５μｖ／℃であって、熱起電力の差は４６．４μｖ／℃
である。別の実施形態に従えば、銅及び（２００℃で２
９．８μｖ／℃の熱起電力を有する）９０％Ｎｉと１０
％Ｃｒとの合金が使用されるが、これらの熱起電力の差
は約６７μｖ／℃である。極めて大きい熱起電力の差
（７６５μｖ／℃）を有する１対の導電層は、ゲルマニ
ウム（＋３６２μｖ／℃）及びケイ素（−４０３μｖ／
℃）から成るものである。また、極めて小さい熱起電力
の差（約１μｖ／℃）を有する１対の導電層としては、
白金及びロジウム合金が挙げられる。実用目的のために
は、熱起電力の差は約１〜約６７μｖ／℃の範囲内にあ
るのが通例である。
【００３５】一方の導電層が正の熱起電力を持った材料
から成りかつ他方の導電層が負の熱起電力を持った材料
から成るような上記の例は、もっぱら例示を目的として
示されたものに過ぎない。重要な因子は、両方ともに正
であれ負であれ、２つの導電層が十分に大きい熱起電力
の差を有することである。どちらの導電層を最初に設置
してもよい。好ましい実施形態に従えば、第１及び第２
のパターン化導電層間の接点が検知すべき領域にできる
だけ近くなるようにするため、検知すべき領域の最も近
くに配置されるパターン化導電層は第１のパターン化導
電層である。
から成りかつ他方の導電層が負の熱起電力を持った材料
から成るような上記の例は、もっぱら例示を目的として
示されたものに過ぎない。重要な因子は、両方ともに正
であれ負であれ、２つの導電層が十分に大きい熱起電力
の差を有することである。どちらの導電層を最初に設置
してもよい。好ましい実施形態に従えば、第１及び第２
のパターン化導電層間の接点が検知すべき領域にできる
だけ近くなるようにするため、検知すべき領域の最も近
くに配置されるパターン化導電層は第１のパターン化導
電層である。
【００３６】上記の説明はパターン化導電層１２及び１
６の間の相互接続が誘電体層１０を直接に貫通して達成
されるような相互接続系に関するものであるが、両方の
導電層がスルーホールを通して別の誘電体層（例えば、
支持体層２０）上の別の結線パターン（図示せず）に相
互接続されるようにすることも可能である。同様に、誘
電体層の一方の表面上に２つのパターン化導電層を形成
し、２種の導電層材料の一方から成る別のパターン化層
を反対側の表面上に形成し、そしてかかる他方のパター
ン化層に達するスルーホール及び結線を設けることも可
能である。これらの実施形態を使用すれば、熱電対アレ
イの横方向熱伝導性を最小にすることができる。
６の間の相互接続が誘電体層１０を直接に貫通して達成
されるような相互接続系に関するものであるが、両方の
導電層がスルーホールを通して別の誘電体層（例えば、
支持体層２０）上の別の結線パターン（図示せず）に相
互接続されるようにすることも可能である。同様に、誘
電体層の一方の表面上に２つのパターン化導電層を形成
し、２種の導電層材料の一方から成る別のパターン化層
を反対側の表面上に形成し、そしてかかる他方のパター
ン化層に達するスルーホール及び結線を設けることも可
能である。これらの実施形態を使用すれば、熱電対アレ
イの横方向熱伝導性を最小にすることができる。
【００３７】図３の実施形態においては、熱電対アレイ
は複数の行及び列から成る格子であって、パターン化導
電層同士を選択的に接続するために導電性のスルーホー
ル（図示せず）が存在している。或いはまた、前述の米
国特許第５９０９００４号明細書に記載されたものよう
な別のタイプのアレイを使用することもできる。
は複数の行及び列から成る格子であって、パターン化導
電層同士を選択的に接続するために導電性のスルーホー
ル（図示せず）が存在している。或いはまた、前述の米
国特許第５９０９００４号明細書に記載されたものよう
な別のタイプのアレイを使用することもできる。
【００３８】図４にはまた、熱電対アレイに対して機械
的保護を与えるため、第１及び第２のパターン化導電層
の設置後に例えば接着剤を用いて設置し得る追加の誘電
体層１８が示されている。追加の誘電体層１８用として
使用される材料は個々の用途に応じて変わるが、例えば
重合体のような材料から成り得る。熱電対アレイ製造の
完了後、熱電対アレイを支持キャリヤ５０から除去する
ことができる。そのためには、支持体層２０を支持キャ
リヤ５０から剥離するか、或いは適当な溶剤を用いて接
着剤層５４を溶解すればよい。或いはまた、支持キャリ
ヤを取付けたままにすることもできる。支持キャリヤを
取付けたままにする場合、その材料及び厚さはアレイに
対する要求条件に適合した柔軟性及び熱的性質を有する
ように選定される。
的保護を与えるため、第１及び第２のパターン化導電層
の設置後に例えば接着剤を用いて設置し得る追加の誘電
体層１８が示されている。追加の誘電体層１８用として
使用される材料は個々の用途に応じて変わるが、例えば
重合体のような材料から成り得る。熱電対アレイ製造の
完了後、熱電対アレイを支持キャリヤ５０から除去する
ことができる。そのためには、支持体層２０を支持キャ
リヤ５０から剥離するか、或いは適当な溶剤を用いて接
着剤層５４を溶解すればよい。或いはまた、支持キャリ
ヤを取付けたままにすることもできる。支持キャリヤを
取付けたままにする場合、その材料及び厚さはアレイに
対する要求条件に適合した柔軟性及び熱的性質を有する
ように選定される。
【００３９】追加の誘電体層及び支持体層の一方（１８
又は２０）は検知すべき表面の最も近くに配置される
が、この層は質量が小さくかつ熱伝導率が小さい材料か
ら成ることが好ましい。この層はまた、その熱質量が温
度測定を妨害せず、従って空間的及び時間的解像度が最
大になるようにするため、可能な限り薄いことが好まし
い。一実施形態においては、その厚さは約２０〜約５０
μｍの範囲内にあり、またその材料は例えばテフロン
（登録商標）ポリテトラフルオロエチレン〔テフロン(T
EFLON)はイー・アイ・デュポン・ド・ネムール社(E.I.
duPont de Nemours& Co.)〕、シリコーンゴム又はラテ
ックスから成っている。
又は２０）は検知すべき表面の最も近くに配置される
が、この層は質量が小さくかつ熱伝導率が小さい材料か
ら成ることが好ましい。この層はまた、その熱質量が温
度測定を妨害せず、従って空間的及び時間的解像度が最
大になるようにするため、可能な限り薄いことが好まし
い。一実施形態においては、その厚さは約２０〜約５０
μｍの範囲内にあり、またその材料は例えばテフロン
（登録商標）ポリテトラフルオロエチレン〔テフロン(T
EFLON)はイー・アイ・デュポン・ド・ネムール社(E.I.
duPont de Nemours& Co.)〕、シリコーンゴム又はラテ
ックスから成っている。
【００４０】ある種の用途においては検知すべき表面に
接触していない追加の誘電体層及び支持体層の他方（１
８又は２０）は、気流からの断熱層を提供するのに十分
なだけの厚さを有していてよい。一実施形態において
は、その材料は約３ｍｍ〜３ｃｍの範囲内の厚さを有す
るポリウレタンフォームから成り、また機械的安定性の
向上のために必要であれば（例示のために層５６として
示された）裏当て材又は支持材を設けることもできる。
かかる裏当て材は、例えば約１００〜約６０００μｍの
範囲内の厚さを有するシリコーンゴムから成り得る。両
方のパターン化導電層を被覆すれば、平滑な表面が得ら
れるばかりでなく、材料の滅菌が可能となる。
接触していない追加の誘電体層及び支持体層の他方（１
８又は２０）は、気流からの断熱層を提供するのに十分
なだけの厚さを有していてよい。一実施形態において
は、その材料は約３ｍｍ〜３ｃｍの範囲内の厚さを有す
るポリウレタンフォームから成り、また機械的安定性の
向上のために必要であれば（例示のために層５６として
示された）裏当て材又は支持材を設けることもできる。
かかる裏当て材は、例えば約１００〜約６０００μｍの
範囲内の厚さを有するシリコーンゴムから成り得る。両
方のパターン化導電層を被覆すれば、平滑な表面が得ら
れるばかりでなく、材料の滅菌が可能となる。
【００４１】柔軟なアレイは、測定すべき表面に順応し
ながらそれに直接接触させて配置することができる。材
料との直接接触は、直接接触が達成されない場合に生じ
る空気界面に原因する温度効果を低減させる。
ながらそれに直接接触させて配置することができる。材
料との直接接触は、直接接触が達成されない場合に生じ
る空気界面に原因する温度効果を低減させる。
【００４２】図５〜８は、図３及び４の熱電対アレイに
関連した幾つかの実施形態を示す側面図である。図３及
び４は実質的に平滑なアレイ表面を示しているが、図５
〜８に示されるように変更された表面を有するセンサを
製造することもできる。図５は、誘電体層１０の下方に
位置する追加の誘電体層又は支持体層を含まない実施形
態を示している。第２のパターン化導電層１６の追加部
分１９により、図５の断面図には示されていないが、熱
電対接点への結線を得ることができる。
関連した幾つかの実施形態を示す側面図である。図３及
び４は実質的に平滑なアレイ表面を示しているが、図５
〜８に示されるように変更された表面を有するセンサを
製造することもできる。図５は、誘電体層１０の下方に
位置する追加の誘電体層又は支持体層を含まない実施形
態を示している。第２のパターン化導電層１６の追加部
分１９により、図５の断面図には示されていないが、熱
電対接点への結線を得ることができる。
【００４３】図６は、特定の領域１３において誘電体層
１１０の厚さを元の厚さの約４０〜約６０％にまで低減
させた実施形態を示している。かかる特定の領域は、誘
電体層のうちで第１のパターン化導電層１２に対面した
部分１７を含まない。厚さの低減は、第１のパターン化
導電層を更に露出させると共に、誘電体層の横方向熱伝
導性を低減させる。第１のパターン化導電層を検知すべ
き表面から電気的に隔離する必要がある場合には、図７
に示されるごとく、約１０〜約２５μｍの範囲内の厚さ
を有する薄いシリコーンゴムのような材料から成る保護
層２２を設置することもできる。かかる保護層は、表面
全体を覆うように存在していてもよいし、或いは図８の
保護層１２２によって示されるごとく第１のパターン化
導電層のみを覆うように設置されていてもよい。（図５
に構成要素９として点線で示されるような）別の実施形
態に従えば、熱電対接点の領域において第１のパターン
化導電層１２の厚さを増大させることにより、センサの
位置を突出させるための追加の高さを得ることもでき
る。
１１０の厚さを元の厚さの約４０〜約６０％にまで低減
させた実施形態を示している。かかる特定の領域は、誘
電体層のうちで第１のパターン化導電層１２に対面した
部分１７を含まない。厚さの低減は、第１のパターン化
導電層を更に露出させると共に、誘電体層の横方向熱伝
導性を低減させる。第１のパターン化導電層を検知すべ
き表面から電気的に隔離する必要がある場合には、図７
に示されるごとく、約１０〜約２５μｍの範囲内の厚さ
を有する薄いシリコーンゴムのような材料から成る保護
層２２を設置することもできる。かかる保護層は、表面
全体を覆うように存在していてもよいし、或いは図８の
保護層１２２によって示されるごとく第１のパターン化
導電層のみを覆うように設置されていてもよい。（図５
に構成要素９として点線で示されるような）別の実施形
態に従えば、熱電対接点の領域において第１のパターン
化導電層１２の厚さを増大させることにより、センサの
位置を突出させるための追加の高さを得ることもでき
る。
【００４４】図９〜１２は熱電対アレイの接続に関する
幾つかの実施形態を示す概略回路上面図であり、また図
１３及び１４は図１２及び１１の一部分の側面図であ
る。
幾つかの実施形態を示す概略回路上面図であり、また図
１３及び１４は図１２及び１１の一部分の側面図であ
る。
【００４５】図９及び１０においては、熱電対接点３１
５からの電気結線を得るために使用される堆積電気導体
パターンは、誘電体層（図３及び４に示された誘電体層
１０）の一方の表面上に配置されかつ全ての温度センサ
を（端子３１７によって代表される）１個以上の共通端
子に接続する共通の電気結線を含む第１のパターン化導
電層３１２（図１０）と、誘電体層の他方の表面上に配
置されかつそれぞれの温度センサを接続する複数の独立
した結線４１６を含む第２のパターン化導電層３１６
（図９）とを含んでいる。図９において、独立した結線
４１６の各々は独立した端子３１３に接続されている。
各々の熱電対接点は該接点と基準接点との温度差に比例
した電圧を発生するから、第１のパターン化導電層３１
２の接点は図示のごとく端子３１７に接続することがで
きる。
５からの電気結線を得るために使用される堆積電気導体
パターンは、誘電体層（図３及び４に示された誘電体層
１０）の一方の表面上に配置されかつ全ての温度センサ
を（端子３１７によって代表される）１個以上の共通端
子に接続する共通の電気結線を含む第１のパターン化導
電層３１２（図１０）と、誘電体層の他方の表面上に配
置されかつそれぞれの温度センサを接続する複数の独立
した結線４１６を含む第２のパターン化導電層３１６
（図９）とを含んでいる。図９において、独立した結線
４１６の各々は独立した端子３１３に接続されている。
各々の熱電対接点は該接点と基準接点との温度差に比例
した電圧を発生するから、第１のパターン化導電層３１
２の接点は図示のごとく端子３１７に接続することがで
きる。
【００４６】図１１及び１２においては、少なくとも１
つのマルチプレクサ２３６が使用され、そして複数の独
立した結線の各々がかかる少なくとも１つのマルチプレ
クサに接続されている。このような実施形態に従えば、
必要な端子数が減少し、従って図１の走査装置２１０は
アレイに対して多数の結線を含む必要がなくなる。単一
のマルチプレクサを使用することもできるし、また複数
のマルチプレクサを使用することもできる。後者の場
合、複数のマルチプレクサは温度センサの同じ側に配置
することもできるし、或いは図１２に示されるごとく、
センサ間の要求間隔を変更するため、少なくとも２つの
マルチプレクサ（２３６及び５３６）を温度センサの両
側に配置することもできる。図１２にはまた、マルチプ
レクサからの結線を並列に接続して端子３１９への出力
結線を簡略化するような実施形態も示されている。図１
２に示されるごとく、温度センサの行及び列を実質的に
等しい間隔で配置することは有用である。
つのマルチプレクサ２３６が使用され、そして複数の独
立した結線の各々がかかる少なくとも１つのマルチプレ
クサに接続されている。このような実施形態に従えば、
必要な端子数が減少し、従って図１の走査装置２１０は
アレイに対して多数の結線を含む必要がなくなる。単一
のマルチプレクサを使用することもできるし、また複数
のマルチプレクサを使用することもできる。後者の場
合、複数のマルチプレクサは温度センサの同じ側に配置
することもできるし、或いは図１２に示されるごとく、
センサ間の要求間隔を変更するため、少なくとも２つの
マルチプレクサ（２３６及び５３６）を温度センサの両
側に配置することもできる。図１２にはまた、マルチプ
レクサからの結線を並列に接続して端子３１９への出力
結線を簡略化するような実施形態も示されている。図１
２に示されるごとく、温度センサの行及び列を実質的に
等しい間隔で配置することは有用である。
【００４７】図１３は図１２の線１３−１３に関する断
面図であって、マルチプレクサを誘電体層１０と一体化
する方法の一例を示している。図１３においては、マル
チプレクサ２３６はフリップチップ技術やボールグリッ
ドアレイ技術のような電子組立技術に従い誘電体層１０
の上方において結線４１６に接続されていると共に、マ
ルチプレクサ及び誘電体層１０の上には追加の誘電体層
１８が広がっている。図１３に点線で示された別の実施
形態に従えば、マルチプレクサ３３６を誘電体層１０の
内部に埋込むこともできる。更に別の実施形態に従え
ば、ワイヤボンディング（図示せず）のような別の電子
組立技術を用いてマルチプレクサを例えば結線４１６に
接続することもできる。
面図であって、マルチプレクサを誘電体層１０と一体化
する方法の一例を示している。図１３においては、マル
チプレクサ２３６はフリップチップ技術やボールグリッ
ドアレイ技術のような電子組立技術に従い誘電体層１０
の上方において結線４１６に接続されていると共に、マ
ルチプレクサ及び誘電体層１０の上には追加の誘電体層
１８が広がっている。図１３に点線で示された別の実施
形態に従えば、マルチプレクサ３３６を誘電体層１０の
内部に埋込むこともできる。更に別の実施形態に従え
ば、ワイヤボンディング（図示せず）のような別の電子
組立技術を用いてマルチプレクサを例えば結線４１６に
接続することもできる。
【００４８】図１４は図１１の線１４−１４に関する断
面図であって、センサの密度オブションを決定するため
に有用な寸法を示している。図１４においては、結線４
１６の幅をＷｃ、結線同士の間隔をＷｓ、そして熱電対
の幅をＷｔとする。この例の場合、結線の層数を１とす
れば、図１１に示されたレイアウトに関して行数Ｎの関
数として表される熱電対の行間の距離Ｄｔは次式によっ
て与えられる。
面図であって、センサの密度オブションを決定するため
に有用な寸法を示している。図１４においては、結線４
１６の幅をＷｃ、結線同士の間隔をＷｓ、そして熱電対
の幅をＷｔとする。この例の場合、結線の層数を１とす
れば、図１１に示されたレイアウトに関して行数Ｎの関
数として表される熱電対の行間の距離Ｄｔは次式によっ
て与えられる。
【００４９】 Ｄｔ＝Ｗｔ＋（Ｎ−１）＊（Ｗｓ＋Ｗｃ）＋Ｗｓ 単位幅当りのセンサ数は１／Ｄｔによって与えられる。
通例のごとくに結線の幅及び間隔を０．５ｍｍとし、か
つ熱電対の幅を０．１ｍｍとすれば、センサピッチは１
６行のアレイについては１．６５ｍｍとなり、また２６
行のアレイについては２．６５ｍｍとなる。また、図１
１の片面結線系の代りに図１２の両面結線系を使用すれ
ば、１６行及び１６行のアレイに関するセンサピッチは
それぞれ０．８５ｍｍ及び１．３５ｍｍとなる。
通例のごとくに結線の幅及び間隔を０．５ｍｍとし、か
つ熱電対の幅を０．１ｍｍとすれば、センサピッチは１
６行のアレイについては１．６５ｍｍとなり、また２６
行のアレイについては２．６５ｍｍとなる。また、図１
１の片面結線系の代りに図１２の両面結線系を使用すれ
ば、１６行及び１６行のアレイに関するセンサピッチは
それぞれ０．８５ｍｍ及び１．３５ｍｍとなる。
【００５０】図１５は、列のピッチを減少させるために
使用し得る多層相互接続を含むような本発明の実施形態
を示す側面図である。２つの層が示されているが、適宜
に層の数を追加することができる。この実施形態に従え
ば、第１の誘電体層１０及び（例示目的のため図１５に
第２のパターン化導電層１６として示された）堆積電気
結線パターンの上方に第２の誘電体層２７が配置され
る。第２の誘電体層２７は、堆積電気結線パターンの特
定部分にまで延びる第２の誘電体層スルーホール２１を
有している。更にまた、追加の堆積電気結線パターン２
３が第２の誘電体上に広がると共に、第２の誘電体層ス
ルーホール中に延びて堆積電気結線パターンに接続され
ている。一実施形態においては、２種の材料から成る結
線によって追加の熱電対接点が形成されないようにする
ため、追加の堆積電気結線パターン２３は第２のパター
ン化導電層１６と同じ材料から成っている。追加の堆積
電気結線パターン２３を使用すれば、センサ間隔を増大
させることなしに検知位置の数を増加させることによっ
てより大形のセンサアレイを製造することができる。
使用し得る多層相互接続を含むような本発明の実施形態
を示す側面図である。２つの層が示されているが、適宜
に層の数を追加することができる。この実施形態に従え
ば、第１の誘電体層１０及び（例示目的のため図１５に
第２のパターン化導電層１６として示された）堆積電気
結線パターンの上方に第２の誘電体層２７が配置され
る。第２の誘電体層２７は、堆積電気結線パターンの特
定部分にまで延びる第２の誘電体層スルーホール２１を
有している。更にまた、追加の堆積電気結線パターン２
３が第２の誘電体上に広がると共に、第２の誘電体層ス
ルーホール中に延びて堆積電気結線パターンに接続され
ている。一実施形態においては、２種の材料から成る結
線によって追加の熱電対接点が形成されないようにする
ため、追加の堆積電気結線パターン２３は第２のパター
ン化導電層１６と同じ材料から成っている。追加の堆積
電気結線パターン２３を使用すれば、センサ間隔を増大
させることなしに検知位置の数を増加させることによっ
てより大形のセンサアレイを製造することができる。
【００５１】図１６〜１８は、本発明の別の実施形態に
係るサーミスタアレイ１０２の製造方法での様々な工程
を示す側面図である。この実施形態に従えば、誘電体層
２４はスルーホール２５及び／又は１２５並びに２２５
を有していて、独立した温度センサの少なくとも一部は
少なくとも部分的にスルーホールの内部に配置されたサ
ーミスタ３０から成っている。サーミスタは、その抵抗
が温度の関数として大きく（１℃当り約１０〜約１５
％）変化するために有用である。
係るサーミスタアレイ１０２の製造方法での様々な工程
を示す側面図である。この実施形態に従えば、誘電体層
２４はスルーホール２５及び／又は１２５並びに２２５
を有していて、独立した温度センサの少なくとも一部は
少なくとも部分的にスルーホールの内部に配置されたサ
ーミスタ３０から成っている。サーミスタは、その抵抗
が温度の関数として大きく（１℃当り約１０〜約１５
％）変化するために有用である。
【００５２】図１６には誘電体層２４が示されている
が、誘電体層１０及び検知すべき表面の最も近くに配置
される層２０又は１８に関連して上記に記載されるもの
と同様に熱伝導率が小さくかつ熱質量が小さい材料から
成っていればよい。通例、誘電体層２４の厚さはサーミ
スタの高さと同じであって、約０．１２５〜約０．２５
ｍｍの範囲内にある。かかる誘電体層には、例えば穴あ
け、機械的打抜き、レーザエッチング又はジェット水圧
によってスルーホールを形成することができる。
が、誘電体層１０及び検知すべき表面の最も近くに配置
される層２０又は１８に関連して上記に記載されるもの
と同様に熱伝導率が小さくかつ熱質量が小さい材料から
成っていればよい。通例、誘電体層２４の厚さはサーミ
スタの高さと同じであって、約０．１２５〜約０．２５
ｍｍの範囲内にある。かかる誘電体層には、例えば穴あ
け、機械的打抜き、レーザエッチング又はジェット水圧
によってスルーホールを形成することができる。
【００５３】次いで、銅の無電解めっき及び電気めっき
の組合せ並びにそれに続くパターン化によって印刷回路
板の金属被膜を形成する場合と同様にして、誘電体層２
４のスルーホール内及び表面上にパターン化導電材料２
６を設置することができる。図１６〜１８の実施形態に
おいては、スルーホール２５及び２２５内のパターン化
導電材料は誘電体層の相対する表面同士を接続してい
る。所望に応じ、パターン化導電材料は特定のスルーホ
ール１２５からは除去又は排除することもできる。
の組合せ並びにそれに続くパターン化によって印刷回路
板の金属被膜を形成する場合と同様にして、誘電体層２
４のスルーホール内及び表面上にパターン化導電材料２
６を設置することができる。図１６〜１８の実施形態に
おいては、スルーホール２５及び２２５内のパターン化
導電材料は誘電体層の相対する表面同士を接続してい
る。所望に応じ、パターン化導電材料は特定のスルーホ
ール１２５からは除去又は排除することもできる。
【００５４】図１７及び１８に示されるごとく、相対す
る表面の一方及びサーミスタ３０には少なくとも１個の
導電要素３２を接合することができ、また相対する表面
の他方には追加の誘電体層１１８を設置することができ
る。かかる追加の誘電体層はサーミスタ及びパターン化
導電材料にまで延びる複数の追加の誘電体層スルーホー
ル１１４を有しており、そして堆積電気結線パターン１
１２が追加の誘電体層スルーホールを通って延びてい
る。
る表面の一方及びサーミスタ３０には少なくとも１個の
導電要素３２を接合することができ、また相対する表面
の他方には追加の誘電体層１１８を設置することができ
る。かかる追加の誘電体層はサーミスタ及びパターン化
導電材料にまで延びる複数の追加の誘電体層スルーホー
ル１１４を有しており、そして堆積電気結線パターン１
１２が追加の誘電体層スルーホールを通って延びてい
る。
【００５５】スルーホール２５がパターン化導電材料２
６を含むような実施形態においては、その材料を用いて
少なくとも１個の導電要素３２を誘電体層２４の上面に
接続することができる。スルーホール１２５がパターン
化導電材料２６を含まないような実施形態においては、
上面への接続はパターン化導電材料２６を含む追加のス
ルーホール２２５への結線によって達成することができ
る。図示目的のため１つの図面に示されているが、通例
はこれら２種の実施形態が併用されることはない。サー
ミスタスルーホール１２５が金属で被覆されていない実
施形態においてはより多くのスルーホールが必要となる
が、金属で被覆されたスルーホール２５を含む実施形態
に比べて製造が簡単である。なぜなら、後者の実施形態
においては、スルーホール側壁に沿って延びるパターン
化導電材料２６とサーミスタ３０との間で短絡が起こる
恐れがあるからである。
６を含むような実施形態においては、その材料を用いて
少なくとも１個の導電要素３２を誘電体層２４の上面に
接続することができる。スルーホール１２５がパターン
化導電材料２６を含まないような実施形態においては、
上面への接続はパターン化導電材料２６を含む追加のス
ルーホール２２５への結線によって達成することができ
る。図示目的のため１つの図面に示されているが、通例
はこれら２種の実施形態が併用されることはない。サー
ミスタスルーホール１２５が金属で被覆されていない実
施形態においてはより多くのスルーホールが必要となる
が、金属で被覆されたスルーホール２５を含む実施形態
に比べて製造が簡単である。なぜなら、後者の実施形態
においては、スルーホール側壁に沿って延びるパターン
化導電材料２６とサーミスタ３０との間で短絡が起こる
恐れがあるからである。
【００５６】一実施形態に従えば、導電要素３２は導電
性接着剤３１によってパターン化導電材料２６及びサー
ミスタ３０に接合された帯金から成っている。一実施形
態においては、かかる帯金は約２５〜約５０μｍの範囲
内の厚さを有する銅から成り、また導電性接着剤は導電
性エポキシ樹脂から成っている。接合されたサーミスタ
２は、次いで追加の誘電体層１１８及び堆積電気結線パ
ターン１１２によって相互接続することができる。所望
ならば、温度センサ密度を高め、及び／又は所要面積を
減少させるため、追加の誘電体層１１８上に形成された
結線に加えて誘電体層２４上に結線を形成することもで
きる。
性接着剤３１によってパターン化導電材料２６及びサー
ミスタ３０に接合された帯金から成っている。一実施形
態においては、かかる帯金は約２５〜約５０μｍの範囲
内の厚さを有する銅から成り、また導電性接着剤は導電
性エポキシ樹脂から成っている。接合されたサーミスタ
２は、次いで追加の誘電体層１１８及び堆積電気結線パ
ターン１１２によって相互接続することができる。所望
ならば、温度センサ密度を高め、及び／又は所要面積を
減少させるため、追加の誘電体層１１８上に形成された
結線に加えて誘電体層２４上に結線を形成することもで
きる。
【００５７】図１９は、サーミスタアレイの製造工程に
関する別の実施形態を示す側面図である。この場合に
は、少なくとも１個の導電要素１３２が誘電体層２４に
接合されると共に、少なくとも一部のスルーホール２５
は少なくとも１個の導電要素にまで延びている。一実施
形態に従えば、パターン化導電材料１２６はスルーホー
ルを通って延び、そして少なくとも１個の導電要素に接
合されている。一実施形態に従えば、かかる接合は導電
性接着剤３１によって達成される。この場合にもまた、
（図１８に１１８として示された）追加の誘電体層及び
堆積電気結線パターン１１２を用いてサーミスタを相互
接続することができる。図１６〜１８の場合と同様に、
スルーホール１２５はパターン化導電材料１２６を含む
必要はない。
関する別の実施形態を示す側面図である。この場合に
は、少なくとも１個の導電要素１３２が誘電体層２４に
接合されると共に、少なくとも一部のスルーホール２５
は少なくとも１個の導電要素にまで延びている。一実施
形態に従えば、パターン化導電材料１２６はスルーホー
ルを通って延び、そして少なくとも１個の導電要素に接
合されている。一実施形態に従えば、かかる接合は導電
性接着剤３１によって達成される。この場合にもまた、
（図１８に１１８として示された）追加の誘電体層及び
堆積電気結線パターン１１２を用いてサーミスタを相互
接続することができる。図１６〜１８の場合と同様に、
スルーホール１２５はパターン化導電材料１２６を含む
必要はない。
【００５８】サーミスタアレイを製造するための１つの
方法を詳細に記載したが、その他の方法（例えば、薄い
導体箔上にサーミスタを取付けてから打抜き済みの誘電
体層を積層する方法）を使用することにより、スルーホ
ール内に個々のサーミスタを配置する必要性を排除する
こともできる。
方法を詳細に記載したが、その他の方法（例えば、薄い
導体箔上にサーミスタを取付けてから打抜き済みの誘電
体層を積層する方法）を使用することにより、スルーホ
ール内に個々のサーミスタを配置する必要性を排除する
こともできる。
【００５９】図２０は、サーミスタアレイを用いた本発
明の実施形態を示す概略回路上面図である。図２０に示
されるごとく、堆積電気結線パターンの第１の部分１１
２又は第２の部分１１３のいずれか一方は端子１１９へ
の共通の電気結線を含み得る。各々のサーミスタの高さ
が０．２ｍｍかつ一辺１１７の長さが約０．５ｍｍであ
るような実施形態に従えば、図１４に関連して上記に記
載されたものと同様なセンサピッチを達成することがで
きる。所望ならば、端子１１９を並列に接続することも
できるし、及び／又は端子１２１を並列に接続すること
もできる。かかる接続は結線の数を減少させるが、走査
装置２１０（図１）の複雑度を増大させることがある。
明の実施形態を示す概略回路上面図である。図２０に示
されるごとく、堆積電気結線パターンの第１の部分１１
２又は第２の部分１１３のいずれか一方は端子１１９へ
の共通の電気結線を含み得る。各々のサーミスタの高さ
が０．２ｍｍかつ一辺１１７の長さが約０．５ｍｍであ
るような実施形態に従えば、図１４に関連して上記に記
載されたものと同様なセンサピッチを達成することがで
きる。所望ならば、端子１１９を並列に接続することも
できるし、及び／又は端子１２１を並列に接続すること
もできる。かかる接続は結線の数を減少させるが、走査
装置２１０（図１）の複雑度を増大させることがある。
【００６０】図２１は、抵抗温度検出器アレイ１０３を
用いた本発明の実施形態を示す概略回路上面図である。
この実施形態に従えば、独立した温度センサの少なくと
も一部は誘電体層１０上にパターン化によって形成され
た抵抗温度検出器（ＲＴＤ）３から成っている。
用いた本発明の実施形態を示す概略回路上面図である。
この実施形態に従えば、独立した温度センサの少なくと
も一部は誘電体層１０上にパターン化によって形成され
た抵抗温度検出器（ＲＴＤ）３から成っている。
【００６１】更に詳しく述べれば、ＲＴＤは高抵抗の領
域を形成するように選択的にパターン化された堆積電気
結線パターン４１の一部から構成することができる。一
実施形態においては、約２５〜５０μｍの幅、約２５０
〜１０００μｍの長さ、及び約０．２〜４μｍの高さを
有する細い蛇行した線を含む領域３４を有するように結
線がパターン化される。結線材料として常用される金属
（例えば、銅、ニッケル及びチタン）について言えば、
温度変化に対するＲＴＤの抵抗変化は通例１℃当り約
０．４〜約０．６％である。かかるＲＴＤアレイは、簡
略化された製造方法に従って製造することができる。な
ぜなら、２種の異なるパターン化導電層材料や独立した
サーミスタを使用する必要がないからである。
域を形成するように選択的にパターン化された堆積電気
結線パターン４１の一部から構成することができる。一
実施形態においては、約２５〜５０μｍの幅、約２５０
〜１０００μｍの長さ、及び約０．２〜４μｍの高さを
有する細い蛇行した線を含む領域３４を有するように結
線がパターン化される。結線材料として常用される金属
（例えば、銅、ニッケル及びチタン）について言えば、
温度変化に対するＲＴＤの抵抗変化は通例１℃当り約
０．４〜約０．６％である。かかるＲＴＤアレイは、簡
略化された製造方法に従って製造することができる。な
ぜなら、２種の異なるパターン化導電層材料や独立した
サーミスタを使用する必要がないからである。
【００６２】アレイ１０３は、例えば、各々のＲＴＤが
一般にケルビン結線と呼ばれる４本の端子結線１３４を
有するようにして配列することができる。スイッチが誘
電体層上に配置されるのであれば、マルチプレクサ集積
回路チップが有用である。スイッチが誘電体層外に配置
されるのであれば、リードリレースイッチを使用するこ
とができる。図２１の実施形態においては、結線３６を
通してＲＴＤ中に電流が流されると共に、ＲＴＤの両端
に発生する電圧がＲＴＤに対して直接に接続された結線
１３８又は２３８によって測定される。この技術は、Ｒ
ＴＤリード線及び結線中における電圧降下に原因する誤
差を排除する。測定サイクル中においてＲＴＤ電流結線
の全てを直列に接続すれば、結線の数をある程度まで減
少させることができる。
一般にケルビン結線と呼ばれる４本の端子結線１３４を
有するようにして配列することができる。スイッチが誘
電体層上に配置されるのであれば、マルチプレクサ集積
回路チップが有用である。スイッチが誘電体層外に配置
されるのであれば、リードリレースイッチを使用するこ
とができる。図２１の実施形態においては、結線３６を
通してＲＴＤ中に電流が流されると共に、ＲＴＤの両端
に発生する電圧がＲＴＤに対して直接に接続された結線
１３８又は２３８によって測定される。この技術は、Ｒ
ＴＤリード線及び結線中における電圧降下に原因する誤
差を排除する。測定サイクル中においてＲＴＤ電流結線
の全てを直列に接続すれば、結線の数をある程度まで減
少させることができる。
【００６３】各々のＲＴＤの近くに接続される結線部分
２３８の代りに２個のＲＴＤの中間に接続される結線部
分１３８を含むように堆積電気結線パターンを形成すれ
ば、（精度は多少低下するものの）スイッチ２３９及び
３３９の数を減少させることができる。
２３８の代りに２個のＲＴＤの中間に接続される結線部
分１３８を含むように堆積電気結線パターンを形成すれ
ば、（精度は多少低下するものの）スイッチ２３９及び
３３９の数を減少させることができる。
【００６４】図２２はセンサ用の矩形グリッドを示し、
また図２３は本発明の一実施形態に係るセンサ用の三角
形グリッドを示している。前述の実施形態は一般に矩形
グリッドを成して配列された温度センサに関するもので
あるが、図２３に示されるごとく三角形グリッド上にセ
ンサを配列することが有用な場合もある。図２３の実施
形態においては、各々のセンサとそれに隣接するセンサ
との間の距離が実質的に同じになるようにしながら、複
数の独立した温度センサが三角形グリッドを成して配列
されている。
また図２３は本発明の一実施形態に係るセンサ用の三角
形グリッドを示している。前述の実施形態は一般に矩形
グリッドを成して配列された温度センサに関するもので
あるが、図２３に示されるごとく三角形グリッド上にセ
ンサを配列することが有用な場合もある。図２３の実施
形態においては、各々のセンサとそれに隣接するセンサ
との間の距離が実質的に同じになるようにしながら、複
数の独立した温度センサが三角形グリッドを成して配列
されている。
【００６５】三角形グリッドは、矩形グリッドによって
は得られない一様な間隔を与えるばかりでなく、１平方
センチメートル当りのセンサ素子の数を増加させること
なしにセンサアレイの空間解像度を増大させることがで
きる。更にまた、三角形グリッドは所定の空間解像度に
ついて要求されるセンサの総数を減少させ、それによっ
てセンサの費用を低減させかつ関連する電子回路の複雑
度を低下させることができる。
は得られない一様な間隔を与えるばかりでなく、１平方
センチメートル当りのセンサ素子の数を増加させること
なしにセンサアレイの空間解像度を増大させることがで
きる。更にまた、三角形グリッドは所定の空間解像度に
ついて要求されるセンサの総数を減少させ、それによっ
てセンサの費用を低減させかつ関連する電子回路の複雑
度を低下させることができる。
【００６６】以上、本発明の特定の好ましい実施形態の
みを記載したが、当業者には数多くの変更及び修正が想
起されるであろう。それ故、特許請求の範囲は、本発明
の真の技術的思想に属する変更及び修正の全てを包含す
るものと理解すべきである。
みを記載したが、当業者には数多くの変更及び修正が想
起されるであろう。それ故、特許請求の範囲は、本発明
の真の技術的思想に属する変更及び修正の全てを包含す
るものと理解すべきである。
【図１】本発明の一実施形態に係る診断用具のブロック
図である。
図である。
【図２】図１の診断用具を適用し得る一応用例を示す斜
視図である。
視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る熱電対アレイの上面
図である。
図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る熱電対アレイの側面
図である。
図である。
【図５】図３〜４の熱電対アレイに関連する本発明の別
の実施形態を示す側面図である。
の実施形態を示す側面図である。
【図６】図３〜４の熱電対アレイに関連する本発明の別
の実施形態を示す側面図である。
の実施形態を示す側面図である。
【図７】図３〜４の熱電対アレイに関連する本発明の別
の実施形態を示す側面図である。
の実施形態を示す側面図である。
【図８】図３〜４の熱電対アレイに関連する本発明の別
の実施形態を示す側面図である。
の実施形態を示す側面図である。
【図９】熱電対アレイの接続に関する本発明の実施形態
を示す概略回路上面図である。
を示す概略回路上面図である。
【図１０】熱電対アレイの接続に関する本発明の実施形
態を示す概略回路上面図である。
態を示す概略回路上面図である。
【図１１】熱電対アレイの接続に関する本発明の実施形
態を示す概略回路上面図である。
態を示す概略回路上面図である。
【図１２】熱電対アレイの接続に関する本発明の実施形
態を示す概略回路上面図である。
態を示す概略回路上面図である。
【図１３】図１２の一部分の側面図である。
【図１４】図１１の一部分の側面図である。
【図１５】多層相互接続を含む本発明の実施形態を示す
側面図である。
側面図である。
【図１６】本発明の別の実施形態に係るサーミスタアレ
イ製造方法における一工程を示す側面図である。
イ製造方法における一工程を示す側面図である。
【図１７】本発明の別の実施形態に係るサーミスタアレ
イ製造方法における一工程を示す側面図である。
イ製造方法における一工程を示す側面図である。
【図１８】本発明の別の実施形態に係るサーミスタアレ
イ製造方法における一工程を示す側面図である。
イ製造方法における一工程を示す側面図である。
【図１９】サーミスタアレイを用いた本発明の別の実施
形態を示す概略回路上面図である。
形態を示す概略回路上面図である。
【図２０】サーミスタアレイを用いた本発明の実施形態
を示す概略回路上面図である。
を示す概略回路上面図である。
【図２１】抵抗温度検出器アレイを用いた本発明の実施
形態を示す上面図である。
形態を示す上面図である。
【図２２】センサ用の矩形グリッドを示す図である。
【図２３】本発明の一実施形態に係るセンサ用の三角形
グリッドを示す図である。
グリッドを示す図である。
２ サーミスタ ３ 抵抗温度検出器 １０ 誘電体層 １２ 第１のパターン化導電層 １３ 特定の領域 １４ スルーホール １５ 接点 １６ 第２のパターン化導電層 １８ 追加の誘電体層 ２０ 支持体層 ２１ 第２の誘電体層スルーホール ２３ 追加の堆積電気結線パターン ２４ 誘電体層 ２５ スルーホール ２６ パターン化導電材料 ２７ 第２の誘電体層 ３０ サーミスタ ３２ 導電要素 １００ 温度センサアレイ １０２ サーミスタアレイ １０３ 抵抗温度検出器アレイ １１２ 堆積電気結線パターン １１４ 追加の誘電体層スルーホール １１８ 追加の誘電体層 １２５ スルーホール １２６ パターン化導電材料 １３２ 導電要素 ２１０ 走査装置 ２１２ コンピュータ ２１８ 定着装置 ２１９ ベース ２２０ データ収集ユニット ２２４ データ処理ユニット ２２６ 記録ユニット ２３１ マルチプレクサユニット ２３６ マルチプレクサ ３１２ 第１のパターン化導電層 ３１３ 端子 ３１５ 熱電対接点 ３１６ 第２のパターン化導電層 ３１７ 端子 ４１６ 結線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム・ポール・コーンラムフ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ クタデイ、テレース・ロード、335番 (72)発明者 マーク・ルロイド・ミラー アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ クタデイ、ベイカー・アベニュー・イース ト、2120番 (72)発明者 ビーレ・ヒッブズ・オプサル−オング アメリカ合衆国、ニューヨーク州、クリフ トン・パーク、コベントリー・ドライブ、 17番 (72)発明者 エギディジャス・エドワード・ウズギリス アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ クタデイ、ビューモント・ドライブ、1206 番
Claims (34)
- 【請求項１】 複数の独立した温度センサを含む誘電体
層と、前記誘電体層の少なくとも一方の表面に対面して
前記複数の独立した温度センサの各々からの電気的接続
を達成するための堆積電気結線パターンとを含む温度セ
ンサアレイと、前記堆積電気結線パターンに接続されて
前記温度センサからのセンサ信号を得るための走査装置
と、前記センサ信号を処理して温度分布を推定するため
のコンピュータとを含むことを特徴とする診断用具。 - 【請求項２】 前記誘電体層及び前記堆積電気結線パタ
ーンが表面順応性を有する請求項１記載の診断用具。 - 【請求項３】 測定すべき表面に接触するように前記温
度センサアレイを位置決めするための定着装置を更に含
む請求項２記載の診断用具。 - 【請求項４】 前記定着装置が、実質的に剛性のベース
と、前記ベースに対して前記温度センサアレイを機械的
に連結するための機械的に柔軟な媒体とから成る請求項
２記載の診断用具。 - 【請求項５】 前記コンピュータが、前記走査装置から
前記センサ信号を収集するためのデータ収集ユニットを
含む請求項２記載の診断用具。 - 【請求項６】 前記コンピュータが、前記センサ信号か
ら空間温度マップを作成するためのデータ処理ユニット
を更に含む請求項５記載の診断用具。 - 【請求項７】 複数の独立した温度センサを含む誘電体
層と、前記誘電体層の少なくとも一方の表面に対面して
前記複数の独立した温度センサの各々からの電気的接続
を達成するための堆積電気結線パターンとを含む温度セ
ンサアレイを乳房上に配置する工程と、前記堆積電気結
線パターンを介して前記温度センサからのセンサ信号を
走査する工程と、前記センサ信号を処理して乳癌の指標
となる温度分布を推定する工程とを含むことを特徴とす
る乳癌の診断方法。 - 【請求項８】 前記誘電体層及び前記堆積電気結線パタ
ーンが表面順応性を有する請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 前記乳房に接触するように前記温度セン
サアレイを位置決めするための定着装置を使用する工程
を更に含む請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 前記温度センサアレイを前記乳房上に
配置するのに先立ち、前記乳房上に少なくとも１つの位
置合せマークを付ける工程を更に含む請求項７記載の方
法。 - 【請求項１１】 複数の独立した温度センサを含む誘電
体層と、前記誘電体層の少なくとも一方の表面に対面し
て前記複数の独立した温度センサの各々からの電気的接
続を達成するための堆積電気結線パターンとを含むこと
を特徴とする温度センサアレイ。 - 【請求項１２】 前記誘電体層及び前記堆積電気結線パ
ターンが表面順応性を有する請求項１１記載の温度セン
サアレイ。 - 【請求項１３】 前記誘電体層の一方の表面上に形成さ
れかつ前記堆積電気結線パターンとは異なる熱起電力を
有する第１のパターン化導電層を更に含む場合におい
て、前記誘電体層を貫通してスルーホールが設けられ、
前記堆積電気結線パターンが第２のパターン化導電層か
ら成り、かつ前記独立した温度センサの少なくとも一部
が前記スルーホールを通して前記第１及び第２のパター
ン化導電層の間に形成された接点によって構成される熱
電対から成る請求項１１記載のアレイ。 - 【請求項１４】 前記第１のパターン化導電層が前記接
点において前記第１のパターン化導電層の他の部分より
も大きい厚さを持った部分を有する請求項１３記載のア
レイ。 - 【請求項１５】 前記誘電体層が特定の領域で薄くなっ
ていて、前記特定の領域は前記誘電体層のうちで前記第
１のパターン化導電層に対面した部分を含まない請求項
１３記載のアレイ。 - 【請求項１６】 前記第１のパターン化導電層の上方に
位置する保護層を更に含む請求項１５記載のアレイ。 - 【請求項１７】 前記誘電体層が第１の誘電体層から成
る場合において、前記第１の誘電体層及び前記堆積電気
結線パターンの上方に位置しかつ前記堆積電気結線パタ
ーンの特定部分にまで延びる第２の誘電体層スルーホー
ルを有する第２の誘電体層と、前記第２の誘電体層上に
広がると共に前記第２の誘電体層スルーホール中に延び
て前記堆積電気結線パターンに接続された追加の堆積電
気結線パターンとを更に含む請求項１２記載のアレイ。 - 【請求項１８】 前記堆積電気結線パターンが、前記誘
電体層の一方の表面上に配置されかつ前記温度センサの
全てを接続する共通の電気結線を含む第１のパターン化
導電層と、前記誘電体層の他方の表面上に配置されかつ
前記温度センサのそれぞれを接続する複数の独立した結
線を含む第２のパターン化導電層とを含む請求項１２記
載のアレイ。 - 【請求項１９】 少なくとも１つのマルチプレクサを更
に含んでいて、前記複数の独立した結線の各々が前記少
なくとも１つのマルチプレクサに接続されている請求項
１８記載のアレイ。 - 【請求項２０】 前記少なくとも１つのマルチプレクサ
が前記温度センサの両側に配置された少なくとも２つの
マルチプレクサを含む請求項１９記載のアレイ。 - 【請求項２１】 前記誘電体層がスルーホールを有する
と共に、前記独立した温度センサの少なくとも一部が少
なくとも部分的に前記スルーホールの内部に配置された
サーミスタから成る請求項１１記載のアレイ。 - 【請求項２２】 前記誘電体層の相対する表面同士を接
続するパターン化導電材料と、前記相対する表面の一方
及び前記サーミスタの少なくとも１個に接合された導電
要素と、前記相対する表面の他方に接合された追加の誘
電体層とを含んでいて、前記追加の誘電体層は複数の追
加の誘電体層スルーホールを有し、前記追加の誘電体層
スルーホールのあるものは前記サーミスタにまで延び、
かつ前記追加の誘電体層スルーホールの別のものは前記
パターン化導電材料にまで延びている請求項１１記載の
アレイ。 - 【請求項２３】 前記堆積電気結線パターンの第１の部
分又は第２の部分のいずれか一方が共通の電気結線を含
む請求項２２記載のアレイ。 - 【請求項２４】 前記相対する表面の一方に接合された
少なくとも１個の導電要素を含むと共に前記スルーホー
ルの少なくとも一部は前記少なくとも１個の導電要素に
まで延びており、前記スルーホールを通って延びて前記
少なくとも１個の導電要素に接合されたパターン化導電
材料を含むと共に前記サーミスタの少なくとも１個は前
記パターン化導電材料に接合されており、前記相対する
表面の他方に接合された追加の誘電体層を含んでいて、
前記追加の誘電体層は複数の追加の誘電体層スルーホー
ルを有し、前記追加の誘電体層スルーホールの少なくと
も１つは前記サーミスタの少なくとも１個にまで延び、
かつ前記追加の誘電体層スルーホールの別のものは前記
パターン化導電材料にまで延びており、そして前記堆積
電気結線パターンは前記追加の誘電体層スルーホールを
通って延びている請求項２１記載のアレイ。 - 【請求項２５】 前記相対する表面の一方に接合された
少なくとも１個の導電要素を含むと共に前記スルーホー
ルの少なくとも一部は前記少なくとも１個の導電要素に
まで延びており、前記スルーホールのあるものを通って
延びるパターン化導電材料を含むと共に前記サーミスタ
の少なくとも１個は前記スルーホールの別のものの内部
において前記少なくとも１個の導電要素に接合されてお
り、前記相対する表面の他方に接合された追加の誘電体
層を含んでいて、前記追加の誘電体層は複数の追加の誘
電体層スルーホールを有し、前記追加の誘電体層スルー
ホールのあるものは前記サーミスタの少なくとも１個に
まで延び、かつ前記追加の誘電体層スルーホールの別の
ものは前記パターン化導電材料にまで延びており、そし
て前記堆積電気結線パターンは前記追加の誘電体層スル
ーホールを通って延びている請求項２１記載のアレイ。 - 【請求項２６】 前記独立した温度センサの少なくとも
一部が前記誘電体層上にパターン化によって形成された
抵抗温度検出器（ＲＴＤ）から成る請求項１１記載のア
レイ。 - 【請求項２７】 前記ＲＴＤが高抵抗の領域を形成する
ように選択的にパターン化された前記堆積電気結線パタ
ーンの一部から成る請求項２６記載のアレイ。 - 【請求項２８】 前記堆積電気結線パターンが電圧測定
用結線と電流供給用結線とを含んでいて、各々のＲＴＤ
には２本の電圧測定用結線が接続され、かつ各々の電流
供給用結線は１個以上のＲＴＤに電流を供給する請求項
２６記載のアレイ。 - 【請求項２９】 前記電圧測定用結線及び前記電流供給
用結線が電圧測定線路及び電流供給線路に対してそれぞ
れ選択的に接続される請求項２８記載のアレイ。 - 【請求項３０】 各々のセンサとそれに隣接するセンサ
との間の距離が実質的に同じになるようにしながら、前
記複数の独立した温度センサが三角形グリッドを成して
配列されている請求項１１記載のアレイ。 - 【請求項３１】 複数の独立した温度センサを含む誘電
体層を用意する工程と、前記複数の独立した温度センサ
の各々からの電気的接続を達成するための電気結線パタ
ーンを前記誘電体層の少なくとも一方の表面上に堆積さ
せる工程とを含むことを特徴とする温度センサアレイの
製造方法。 - 【請求項３２】 前記堆積電気結線パターンと異なる熱
起電力を有する第１のパターン化導電層を前記誘電体層
の他方の表面上に堆積させる工程と、前記誘電体層のう
ちで前記第１のパターン化導電層に対面する部分を部分
を含まない特定の領域において前記誘電体層を薄くする
工程とを含む場合において、前記誘電体層を貫通してス
ルーホールが形成され、前記堆積電気結線パターンが第
２のパターン化導電層から成り、かつ前記独立した温度
センサの少なくとも一部が前記スルーホールを通して前
記第１及び第２のパターン化導電層の間に形成された接
点によって構成される熱電対から成る請求項３１記載の
方法。 - 【請求項３３】 誘電体層を用意する前記工程が、前記
誘電体層を貫通してスルーホールを形成する工程と、少
なくとも部分的に前記スルーホールの内部にサーミスタ
を配置する工程とを含む請求項３１記載の方法。 - 【請求項３４】 複数の独立した温度センサを含む誘電
体層を用意する前記工程及び電気結線パターンを堆積さ
せる前記工程が、パターン化によって前記誘電体層上に
抵抗温度検出器（ＲＴＤ）を形成する工程を含む請求項
３１記載の方法。
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