JP2013524236A

JP2013524236A - 温度センサーの校正を用いたゼロ熱流束深部組織温度測定装置

Info

Publication number: JP2013524236A
Application number: JP2013503737A
Authority: JP
Inventors: マークティー．ビーバリッチ，; ゲイリーエル．ハンセン，; ライアンジェー．スタアブ，; デュレン，アルバートピー．バン; アレンエイチ．ジアイメール，
Original assignee: アリザントヘルスケアインク．
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2013-06-17
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: US20110249699A1; US8292495B2; US20130003776A1; CN102884406B; JP5779806B2; EP2556351B1; CN102884406A; EP2556351A1; US8801272B2; WO2011146098A1

Abstract

ゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置は、加熱器を確定する加熱器トレース、温度センサー、及び温度センサー校正回路を含む電気回路を支持する可撓性の基板で構成されている。
【選択図】図７Ｂ

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２００９年８月３１日出願の米国特許出願第１２／５８４，１０８号に関する資料を含む。

本件は人間または動物の深部体温の示度として深部組織温度（ＤＴＴ）の推定に使用する装置に関する。本件は、特に、温度センサーの校正を提供するゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置の構造に関する。

深部組織温度測定とは、人間及び動物の身体の腔部を占める臓器の温度（深部体温）の測定のことである。ＤＴＴ測定は多くの理由から望ましい。例えば、周術期間中に正常温の範囲内に深部体温を維持することで手術部位感染の発生率が低減することが示されており、したがって術前、術中、及び術後に患者の深部体温を監視することが有益である。勿論、患者の安全及び快適性のために、並びに臨床医の便宜上、非侵襲性の測定が非常に望ましい。したがって、皮膚の上に定置された装置によって非侵襲性のＤＴＴ測定を得ることが最も都合がよい。

ゼロ熱流束装置によるＤＴＴの非侵襲測定については、１９７１年にＦｏｘ及びＳｏｌｍａｎによって説明されている（ＦｏｘＲＨ，ＳｏｌｍａｎＡＪ．Ａｎｅｗｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｈｅｄｅｅｐｂｏｄｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｍａｎｆｒｏｍｔｈｅｉｎｔａｃｔｓｋｉｎｓｕｒｆａｃｅ．Ｊ．Ｐｈｙｓｉｏｌ．Ｊａｎ１９７１：２１２（２）：ｐｐ８〜１０）。図１に図示したＦｏｘ／Ｓｏｌｍａｎのシステムは、皮膚の一部からの熱流を止めるか又は遮断する本質的に平面構造の制御された加熱器を有する温度測定装置１０を使用して深部体温を推定する。測定は測定が行われる皮膚部位からの熱流束の不在に依存するので、この技術を「ゼロ熱流束」（ＺＨＦ）測定と呼ぶ。Ｔｏｇａｗａは、組織内の多次元の熱流を捕捉するＤＴＴ測定装置構造体によってＦｏｘ／Ｓｏｌｍａｎ技術を改善した（ＴｏｇａｗａＴ．Ｎｏｎ−ＩｎｖａｓｉｖｅＤｅｅｐＢｏｄｙＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｉｎ：ＲｏｌｆｅＰ（ｅｄ）Ｎｏｎ−ＩｎｖａｓｉｖｅＰｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．Ｖｏｌ．１．１９７９．ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ，Ｌｏｎｄｏｎ，ｐｐ．２６１〜２７７）。図２に図示したＴｏｇａｗａ装置は、装置の中心から周辺部への放射状の熱流を低減させるか又は除去する円筒状の円環構造の厚いアルミニウム製のハウジング内にＦｏｘ及びＳｏｌｍａｎのＺＨＦ設計を囲い込んでいる。

Ｆｏｘ／Ｓｏｌｍａｎ装置及びＴｏｇａｗａ装置は望ましいＺＨＦ状態を達成するために、身体に対して垂直の熱流束を利用して熱抵抗によって皮膚からの熱流を遮断する加熱器の動作を制御する。この結果、ＺＨＦ温度測定装置の加熱器、熱抵抗、及び温度センサーが積み重なる構造となり、その結果垂直方向の輪郭がかなり大きくなる可能性がある。Ｔｏｇａｗａのカバーによって追加される熱質量はＦｏｘ／Ｓｏｌｍａｎ設計の安定性を改善し、深部組織温度の測定をより正確なものにする。この点に関して、その目標は装置からのゼロ熱流束であるから、熱抵抗が大きいほどよい。しかし、追加的な熱抵抗により質量及びサイズが大きくなり、また安定的な温度に達するまでに要する時間が長くなる。

Ｆｏｘ／Ｓｏｌｍａｎ装置及びＴｏｇａｗａ装置のサイズ、質量、及びコストは、廃棄可能性を促進しない。したがって、これらは使用後に消毒しなければならず、それによって摩損及び検出できない破損に晒される。装置はまた、再使用のために保管しなければならない。その結果、これらの装置の使用はゼロ熱流束ＤＴＴ測定に関連するコストを上昇させ、患者間の相互感染のかなりの危険をもたらす。したがって、単回使用後の廃棄可能性を促進するために、その性能を損なわずにゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置のサイズ及び質量を低減させることが望ましい。

安価で使い捨てできるゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置が、優先出願に記載かつ請求されており、図３及び４に図示されている。装置は、可撓性の基板及び可撓性の基板の表面上に配置された電気回路から構成されている。この電気回路は、導電性の銅トレースによって画定され、この表面の加熱されない領域を包囲する本質的に平面の加熱器、この領域に配置された第１の温度センサー、加熱器トレースの外側に配置された第２の温度センサー、加熱器トレースの外側に配置された複数の電気パッド、並びに第１及び第２の温度センサー並びに加熱器トレースを複数の電気パッドに接続する複数の導電性トレースを含んでいる。可撓性の基板の区画は、第１及び第２の温度センサーを相互に近接して定置するように折り重なっている。区画と区画との間に配置された絶縁層が第１及び第２の温度センサーを分離している。装置は、加熱器及び第１の温度センサーを絶縁層の一方の側面に配置し、第２の温度センサーを、測定を行う皮膚の部位にごく近接した他方の側面に配置して動作するように配向される。図４に示すように、可撓性の基板の表面上の電気回路のレイアウトは、区画が折り重なっているときでさえ本質的に平面な、薄型のゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置を提供する。

ゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置に関する設計及び製造上の選択は、装置の動作に影響を与える可能性がある。このような設計上の選択の１つは、ゼロ熱流束状態の検出に使用される温度センサーに関する。深部体温の重要性を考慮すれば、ゼロ熱流束状態の確実な検出及び深部体温の正確な推定を可能とするために、温度センサーが正確な温度データを生成することが非常に望ましい。妥協点は、温度センサーの精度とコストとの間にある。多くの温度センサー装置がゼロ熱流束ＤＴＴ測定に使用される候補である。このような装置には、例えばＰＮ接合、熱電対、抵抗温度装置、及びサーミスタが挙げられる。小型のサイズ、取り扱いの便宜性、使い易さ、及び対象となる温度範囲での信頼性の理由から、サーミスタが良い選択である。これらサーミスタは、その比較的低コストの故に単回使用の使い捨て温度測定装置の望ましい候補となる。

サーミスタの抵抗の大きさは、サーミスタの温度の変化に反応して変化する。したがって、温度の高低を判定するためには、サーミスタの抵抗を測定し、既知の関係性を使用して温度の値に変換する。しかし、バッチ毎の製造バラツキがサーミスタ抵抗の幅広いバラツキをもたらす可能性がある。例えば、低コストのサーミスタはデバイス毎に所与の温度の抵抗値に±５％の範囲を示し、それにより±２．５℃の温度範囲がもたらされる可能性がある。このような大きな範囲のバラツキは、ゼロ熱流束温度測定の精度及び信頼性を損なう可能性がある。したがって、ゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置を製造するにあたって部品コスト及び労務費を抑制するためにこのようなサーミスタを使用することが望ましい一方、装置の動作に対する抵抗のバラツキの影響を排除しないまでも低減させることが重要である。

固定温度で測定されたサーミスタ抵抗の値から導かれる係数の知識を必要とするＳｔｅｉｎｈａｒｔ−Ｈａｒｔ方程式のような既知の方法を使用して、サーミスタ抵抗を校正することによりサーミスタ抵抗のバラツキの範囲を中和させることができる。サーミスタが動作するとき、既知の公式で係数が使用されてその指示された抵抗の大きさが補正または調整される。このような補正を校正と呼ぶ。

一旦決定した係数を、サーミスタが動作するときに使用可能となるように、メモリー装置に格納することが好ましい。例えば、日本特許公報第２００２−２０２２０５号に記載されているように、深部温度測定装置は、ゼロ熱流束測定用に構成された温度プローブ及びプローブから出ているケーブルを含んでいる。ケーブルの一端はプローブ上で終端し、反対端はコネクター内で終端している。プローブとコネクターとの間のケーブル内には信号線が通っている。プローブから離れたコネクターのケーシング内には読み取り専用メモリー（ＲＯＭ）が実装されている。ＲＯＭに格納されている情報には、プローブの分類及びサーミスタの係数が含まれている。サーミスタ係数はプローブ上のサーミスタに固有なので、ＲＯＭはプローブに恒久的に関連付けられねばならず、したがってケーブルは恒久的にプローブに固定されている。コネクターは温度測定システムに取り外し可能に接続されている。システムが起動時にＲＯＭから分類及び係数情報を読み出す。システムが係数情報を使用してプローブから得たサーミスタ読み取り値を校正することで、ゼロ熱流束処理から抵抗のバラツキの影響が低減されるか又は排除される。

恒久的なコネクターを有する深部温度測定装置のケーブルは、製造コストがかさみ、保管が難しく、取り扱いにくい複雑な構造の原因となる。温度測定システム用のプローブの全装備は、プローブと同数のケーブルを有している。プローブは再利用可能なので、Ｆｏｘ／Ｓｏｌｍａｎ装置及びＴｏｇａｗａ装置に関連して上述した問題はケーブルの存在によって更に深刻となる。

上述の問題に対してなされた発明の目的は、可撓性の基板と、基板上に実装された回路から提供される温度センサーの校正係数を伴って可撓性基板の表面上に配置されたゼロ熱流束電気回路とから構成されるゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置を提供することにある。

上述の問題に対してなされた発明の別の目的は、安価な温度センサーのコスト削減の恩恵を犠牲にせずにケーブル及びコネクターをゼロ熱流束ＤＴＴプローブの一体化した部分として削除することにある。

上述の問題に対してなされた発明の別の目的は、可撓性の基板、並びに基板の表面上の加熱器及び少なくとも２つの温度センサー用の導電トレースから構成されるゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置に温度センサー校正を提供することにある。

これら及びその他の目的は、加熱器を画定する加熱器トレース、温度センサー、及び温度センサー校正回路を含む電気回路を支持する可撓性の基板から構成されるゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置によって達成される。

温度センサー校正回路は、温度センサー校正係数を含む温度測定情報を格納するプログラマブルメモリーを含むことが好ましい。

これら及びその他の目的は、中心区画、中心区画の周辺部から延在するタブ部、及び中心区画の周辺部から延在する尾部を含む可撓性の基板、並びに可撓性の基板の表面上の電気回路から構成されるゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置によって達成され、この電気回路は、この表面の領域を包囲する加熱器を画定する加熱器トレース、この領域に配置された第１の温度センサー、尾部上に配置された第２の温度センサー、基板上で加熱器トレースの外側に配置されたメモリー装置、タブ部上に配置された複数の電気パッド、並びに第１及び第２の温度センサー、メモリー装置、及び加熱器トレースを複数の電気パッドと接続する複数の導電性トレースを含んでいる。

メモリー装置は、温度センサー校正係数を含む温度測定情報を格納する多ピンメモリー装置を含むことが好ましい。

ＺＨＦＤＴＴ測定装置を含む第１の従来技術の深部組織温度測定システムの概略ブロック図。アルミニウム製のふたを有するＺＨＦ深部組織温度測定装置を含む第２の従来技術の深部組織温度測定システムの概略側面断面図。基板の表面上に配置された温度測定用の電気回路を示す、可撓性基板の側面の平面図。図３の電気回路を組み込んだ温度装置の側面断面図。図４の温度装置の要素を示す斜視分解組立て図。図４及び５の温度装置に基づく温度装置の製造方法を示す図。図４及び５の温度装置に基づく温度装置の製造方法を示す図。図４及び５の温度装置に基づく温度装置の製造方法を示す図。図４及び５の温度装置に基づく温度装置の製造方法を示す図。図４及び５の温度装置に基づく温度装置の製造方法を示す図。図４及び５の温度装置に基づく温度装置の製造方法を示す図。多層構造の構成要素を図示するゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置の第１の側面断面の部分略図。多層構造に含まれる温度センサー校正回路を図示するために回転させた図７Ａのゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置の第２の側面断面の部分略図。図７のゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置の構造の第１の構造を示す図。図８Ｂは測定装置の要素を含む概略図。温度測定システムを図示するブロック図。図７のゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置の構造の第２の構造を示す図。図７のゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置の構造の第３の構造を示す図。図７のゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置の構造の第４の構造を示す図。図７のゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置の構造の第５の構造を示す図。図７のゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置の構造の第６の構造を示す図。

装置の動作に対する温度センサーのバラツキの影響を排除するために、ゼロ熱流束深部組織温度測定装置の構造が温度センサーの校正情報を搭載して含むことが望ましい。

ゼロ熱流束ＤＴＴ測定用の温度装置は、相互に間隔をあけて配置され、１つ以上の可撓性の断熱材料の層によって分離された少なくとも２つの温度センサーを有する可撓性の基板を含んでいる。センサーは可撓性の熱（及び電気的）絶縁体によって相互に間隔をあけて維持されることが好ましい。基板は、少なくとも温度センサー、分離用断熱材、温度センサー校正回路、及び加熱器を支持している。

温度装置の構造は代表的な要素を備えた好ましい実施形態について説明されているものの、これらの実施形態は単に例示的であるに過ぎない。その他の実施形態が記載の実施形態よりも多くのまたは少ない要素を含むことも可能である。記載の要素のいくつかを削除し、かつ／または記載されていないその他の要素を追加することもまた可能である。更に、要素を他の要素と組み合わせてもよく、かつ／または追加の要素に分割してもよい。

ゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置
ゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置のレイアウトを図３に図示する。温度測定装置の物理的構成を異なる温度測定箇所における異なる輪郭に適合させるか又はぴったりと一致するために、装置は可撓性の基板上に配置された電気回路を含んでいる。可撓性の基板は、複数の切れ目なく連続した区画を有するように構成されるか又は組み立てられることが好ましいが、必ずしもその必要はない。例えば、可撓性の基板１００は３つの切れ目なく連続した区画１０２、１０４、及び１０６を有する。第１の、または中心の区画１０２はほぼ円形状である。第２の区画（または「尾部」）１０４は、第１の区画１０２の周辺部から第１の半径方向に延在する細長い矩形状を呈している。中心区画と尾部とが１０５で接合するところでは、中心区画の周辺部がまっすぐな部分を有し、尾部の幅が狭くなっている。第３の、またはタブ部の区画１０６は、中心区画１０２の周辺部から第２の半径方向に延在する幅広く伸長する矩形状を呈している。尾部及びタブ部は中心区画の直径に沿って一直線に揃っていることが好ましい。

図３のように、可撓性の基板の単一の表面、第１の側面１０８の上に電子回路の要素が配置されている。中心区画１０２の外周部の内側、好ましくは中心区画１０２の中心またはその近くに、第１の温度センサー１２０が配置されている。加熱器の導電性トレース１２２が、第１の温度センサー１２０が位置している領域１２１を包囲し、または取り囲む形状で加熱器を画定している。図３に図示した好ましい実施形態では、加熱器トレースは、領域１２１を包囲し、または取り囲むくさび形の加熱器領域１２４の円形配列及びこの領域に配置された第１の温度センサー１２０を含む環状形状を呈している。尾部１０４の上には第２の温度センサー１２６が位置している。タブ部１０６上には複数の電気的接続パッド１３０が位置している。加熱器トレースは、接続パッド１３０ａ及び１３０ｂで終端する２つの導電性トレースの区画を含んでいる。第１の温度センサー１２０が実装されている実装パッドと接続パッド１３０ｃ及び１３０ｄとの間には、２つの導電性トレースが延在している。第２の温度センサー１２６が実装されている実装パッドと接続パッド１３０ｅ及び１３０ｆとの間には、２つの追加の導電性トレースが延在している。

図３に示す好ましい実施形態の特定のレイアウトでは、加熱器トレース１２２の経路が第２の温度センサー１２６の２つのトレースの経路を跨いでいる。この場合、加熱器トレースの連続性は、第２の温度センサー１２６の２つのトレースを跨ぎ、かつそれらから電気的に絶縁されているゼロオームの導電性ジャンパー１３２によって維持されることが好ましいが、必ずしもその必要はない。その他の実施形態において、加熱器トレース１２２の連続性はまた、可撓性の基板の第２の側面へのビアによって、温度センサーのトレースを可撓性の基板の第１の側面の周辺部の周りに通わせることによって、ゼロオーム抵抗の代わりにジャンパーワイヤーによって、又は任意の同等解決策によって、維持することもできる。

可撓性の基板の可撓性または柔軟性は、相互に独立して動き、または屈曲する領域を画定する複数のスリット１３３によって向上させることができる。好ましい実施形態では、スリット１３３は、中心区画１０２に、加熱器トレース１２２のレイアウトを辿り、またはそれに適応するパターンで作られている。パターンは、加熱器領域１２４の任意の１つが他の任意の加熱器領域から独立して動くことができるように、加熱器領域１２４を少なくとも部分的に分離している。スリットの好ましいパターンは、各スリットが円形の中心区画１０２の隣接する加熱器領域間のそれぞれの半径に沿って作られ、中心区画１０２の周辺部からこの区画の円形状の中心に向かって半径に沿って延在する放射状パターンである。このことは、加熱器トレースのレイアウト及び可撓性の基板の区画の異なる形状によって決定されるその他の可能性のあるスリットの構成を排除する意図ではない。

可撓性の基板の区画は、絶縁体の周囲に接合し、または折り重なってＺＨＦ温度測定に好ましい構成で第１の温度センサー１２０と第２の温度センサー１２６との間に熱抵抗を提供する。例えば、可撓性の基板の少なくとも中心区画１０２及び尾部区画１０４が可撓性の絶縁体の周囲に接合し、または折り重なっている。したがって、第１及び第２の温度センサー１２０及び１２６は断熱材のそれぞれの側面の上に配置されることが好ましい。この点について図３及び４を参照すると、中心区画１０２及び尾部１０４は可撓性の絶縁材料層１４０の周囲に折り重なっている。層１４０は温度センサー間に熱抵抗及び電気抵抗を提供し、また間隔をあけた構成で温度センサーを支持している。

可撓性の温度測定装置の構造は、図３に示すように可撓性の基板の側面の上にレイアウトされた電気回路を含んでいる。可撓性の絶縁体を挟むように可撓性の基板の２つの区画が接合し、または折り重なることで、構成体は図４に最もよく見られるような多層構造を有している。このように、温度測定装置２００は、可撓性の基板１００の第１の側面１０８の表面上にレイアウトされた電気回路を含んでいる。中心区画１０２及び尾部区画１０４は、第１の温度センサー１２０と第２の温度センサー１２６との間に熱抵抗を提供するように可撓性の絶縁層１４０の周囲に接合し、または折り重なっている。可撓性の絶縁層はまた、相互に間隔をあけて配置された第１及び第２の温度センサーを維持している。第２の温度センサー１２６は、加熱器トレースによって包囲された領域１２１（図３を参照）を通過する線２０２上で第１の温度センサーと一直線に揃っていることが好ましいが、必ずしもその必要はない。温度測定装置は、中心区画１０２の上の基板１００の第２の側面１０９に取り付けられた可撓性の加熱器の絶縁体２０８を更に含んでいる。

図３に図示した電気回路のレイアウトは、可撓性の基板１００の一方の側面の単一表面上に回路構成要素の全てを配置している。このレイアウトにはいくつかの利点がある。第１に、加熱器、温度センサー、及び接続パッドのトレースの敷設に単一の製造手順のみを必要とするので装置の製造が簡素化される。第２に、温度センサーを担持している区画が折り重なっているとき、温度センサーは熱的及び機械的に制御された環境内に維持されている。

図３に示す好ましいレイアウトの別の効果は、第１の温度センサー１２０が加熱器トレース１２２によって包囲されまたは取り囲まれている領域１２１内で加熱器から物理的に分離され、Ｆｏｘ／Ｓｏｌｍａｎシステムにあるように、その下に積み重ねられていないことである。温度測定装置が起動すると、加熱器が作動し、それによって生成された熱が加熱器から患者へと概ね垂直に、但し第１の温度センサーには内側方向のみに伝わる。その結果、加熱器が起動したときに発生する温度の急上昇は第１の温度センサーによって直ちには検知されず、これにより温度測定装置の熱質量の増加を必要とせずに加熱器の制御及び温度測定の安定性が改善する。このように、第１の温度センサー１２０は加熱器トレース１２２と同一の平面内または同一の表面上（及び加熱器トレースよりも僅かに高くてさえもよい）に位置し、実質的にゼロ熱流束の領域１２１内または領域１２１と一直線に揃っていることが好ましい。

温度測定装置は、患者の生命徴候監視システムの利便性及びモジュール性のためにプラグ着脱可能なインターフェースをサポートしていることが望ましい。この点について図３及び４を参照すると、タブ部１０６はスライドしてコネクター（図示せず）と接続かつ分離できるようにパッド１３０の配列で構成されている。接続及び分離される過程でその形状を維持できる物理的に堅牢な構造を提供するために、タブ部１０６は必要に応じて補強されている。この点について可撓性の基板１００の第２の側面１０９の上に可撓性の補強材２０４が配置されている。補強材はタブ部１０６とほぼ同じ広がりを持ち、少なくとも部分的に中心区画１０２の上に延在している。図４に最もよく見られるように、補強材２０４は可撓性の基板１００の第２の側面１０９と可撓性の絶縁体２０８との間に配置されている。タブ部１０６を電気的コネクター（図示せず）と位置合わせしてそれとの接続間違いを防止し、コネクターをタブ部上に保持するためのキーを装置２００の上に提供してもよい。例えば図５を参照すると、このようなキーは補強材及びタブ部を通過する開口部２０９を含んでいる。動作時には、開口部２０９がコネクターのケーシング上の格納可能なバネ仕掛けの爪を受容し、保持することとなる。

温度測定装置２００が、第２の温度センサー１２６が皮膚に最も近い状態で、皮膚の温度を測定すべき領域の上に実装されている。図４に見られるように、第２の側面１０９の上、絶縁層１４０及び尾部１０４の第２のセンサー１２６が位置する部分の上に粘着剤の層２２２が配置されている。装置２００の皮膚への付着に備えて、粘着剤の層２２２から剥離ライナー（この図には示さず）を剥離してもよい。図４に示すように展開した場合、装置２００上の電気回路と温度測定システムとの間のプラグ着脱可能な信号インターフェースは、タブ部１０６に位置する複数の電気的接続パッド１３０によって提供される。そこを通って転送される信号は、少なくとも加熱器起動信号及び温度センサー信号を含むこととなる。

可撓性の基板上の電気回路の使用によって深部組織温度を推定する使い捨て温度装置の構造がおおいに簡素化され、このような装置の製造にかかる時間及びコストが大幅に削減される。この点について、図３に図示した回路要素で可撓性の基板１００の側面にレイアウトされた電気回路を組み込んだ温度測定装置の製造は、図５及び６Ａ〜６Ｆを参照して理解できる。製造方法は特定の番号を付した工程について説明しているものの、同様の結果を達成しながらもこれら工程の順序を変えることは可能である。様々な理由によって、これら工程のいくつかが説明されている工程よりも多いまたは少ない作業を含んでもよい。同様のまたは追加の理由によって、説明されている工程のいくつかを削除してもよく、かつ／または説明されていないその他の工程を追加してもよい。更に、工程を他の工程と組み合わせてもよく、かつ／または追加の工程に分割してもよい。

図６Ａにおいて、電気回路のトレース及びパッドが、中心区画１０２、中心区画から延在する尾部１０４、及び中心区画から延在するタブ部１０６を有する可撓性の基板１００の第１の側面１０８の上に製造される。電子要素（第１及び第２の温度センサー）がトレースに実装されて、図３に示すようにレイアウトされた同図の要素を含む電気回路（これらの図からは便宜上省略）を完成させる。加熱器領域を分離するスリット１３３のパターンが使用される場合、このパターンはこの製造工程で中心区画に製作できる。

図６Ｂのように、第２の製造工程において、可撓性の基板の第２の側面に補強材２０４が積層される。図５に最もよく見られるように、補強材はタブ部と同一形状の部分を有し、円形の先端を伴う細長い部分に向かって細くなっている。第２の側面１０９に積層されると、補強材は実質的にタブ部の上及び部分的に中心区画の上、第１の温度センサーの位置する領域１２１の下に延在する。接着フィルム（図示せず）またはその等価物が補強材を可撓性の基板の第２の側面に付着させることが好ましい。

図６Ｃのように、第３の製造工程において、可撓性の絶縁材料層２０８が接着剤または等価物によって可撓性の基板の第１の側面、中心区画の全体及び補強材の少なくとも一部の上に取り付けられる。この層は、周囲環境から加熱器を絶縁するために提供される。図５に最もよく見られるように、この可撓性の層は、タブ部１０６とシステムのコネクターとの間のプラグ脱着可能な接続に追加的な補強を提供する切頭タブ部２１０を含んでもよい。

図６Ｄのように、第４の製造工程において、中心区画の上で第１の側面１０８に可撓性の絶縁材料でできた中心層１４０が取り付けられ、加熱器トレース及び第１の温度センサーを被覆する。図５に最もよく見られるように、この可撓性の層はまた、タブ部とシステムのコネクターとの間のプラグ着脱可能な接続に追加的な補強を提供する切頭タブ部１４１を含んでもよい。

図６Ｅのように、第５の製造工程において、第１及び第２の温度センサーが相互に好ましい間隔をあけた中心層によって維持されるように、尾部１０４が絶縁材料でできた中心層１４０の上に折り重なる。

図６Ｆのように、第６の製造工程において、尾部が折り重なった中心絶縁層の上で、中心絶縁層に剥離ライナー２２６を有する接着剤の層（図示せず）が付着する。図５に最もよく見られるように、剥離ライナー２２６は、中心区画１０２及びタブ部１０６に対応する形状を有してもよい。

最良の実施形態において、以下の表に掲載した材料及び部品を使用して、本明細書による温度測定装置を製造した。従来のフォトエッチング技術によって、ポリイミドフィルムの可撓性の基板上に図３のとおりの銅のトレース及びパッドを有する電気回路を形成し、従来の表面実装技術を使用して温度センサーを実装した。Φが直径を表す以外、表内の寸法は厚さである。勿論、これらの材料及び寸法は実例に過ぎず、決して本明細書の範囲を限定するものではない。例えば、トレースは全体的にまたは部分的に導電性のインクで製作してもよい。

温度センサーの校正を用いたゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置
図３及び前述の説明によるゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置を製造し、組み立て、かつその臨床試験を行った。我々は、ゼロ熱流束の運用により深部組織温度測定の信頼性の高い推定を可能とする温度センサー校正回路の提供によってこのような装置の構造を更に適合させることが望ましいことを発見した。測定装置上に温度センサー校正回路を配置し、測定装置の周辺部にプラグ着脱可能なコネクターインターフェースを提供することによって、測定装置に恒久的に固定されたケーブルの必要性を排除することが望ましい。

これらの目的は、電気回路を支持する可撓性の基板を有するゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置の構造によって達成され、この電気回路には、加熱器トレースが第１の基板層の上に配置され、断熱材料の層の一方の側面に面して第１の基板層の領域を包囲する加熱器を画定し、この領域に第１の温度センサーが配置され、第１の基板層の上で加熱器の外側に温度センサー校正回路が配置され、第２の基板層の上に第２の温度センサーが配置され、基板の表面上の加熱器トレースの外側に複数の電気パッドが配置され、かつ複数の導電性トレースが加熱器トレース、第１及び第２の温度センサー、並びに温度センサー校正回路を複数の電気パッドに接続している。

これらの目的はまた、電気回路を支持する可撓性の基板を有するゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置の構造によって達成され、この電気回路には、加熱器トレースが第１の基板層の上に配置され、断熱材料から構成される層の一方の側面に面して第１の基板層の領域を包囲する加熱器を画定し、この領域に第１の温度センサーが配置され、第２の基板層の上に第２の温度センサーが配置され、かつ基板の表面上の加熱器トレースの外側に複数の電気的接続パッドが配置されてインターフェースを提供し、コネクターを測定装置に取り外し可能に連結できる。第１の基板層の上に温度センサーの校正情報を格納するメモリー装置が配置され、複数の導電性トレースが加熱器トレース、第１及び第２の温度センサー並びにメモリー装置を複数の電気パッドに接続している。

図７Ａは好ましいゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置の構造の断面部分略図である。図７Ｂは、断面が図７Ａの図から回転した好ましいゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置の構造の断面部分略図である。これらの図には測定装置の全ての要素を示していないが、温度センサーの校正を用いたゼロ熱流束測定に関連する構造の構成要素間の関係性は示している。図７Ａのように、測定装置７００は、可撓性の基板層、断熱材料の層、及び電気回路を含んでいる。電気回路は加熱器７２６、第１の温度センサー７４０、第２の温度センサー７４２を含んでいる。可撓性の基板層７０３内またはその上に加熱器７２６及び第１の温度センサー７４０が配置され、可撓性の基板層７０４内またはその上に第２の温度センサー７４２が配置されている。第１及び第２の基板層７０３及び７０４は、断熱材料の可撓性の層７０２によって分離されている。可撓性の基板層７０３及び７０４は別個の要素であることができるが、これらは絶縁材料の層の周囲に折り畳まれた単一の可撓性の基板の区画であることが好ましい。好ましくは、基板は接着フィルム（図示せず）によって絶縁層７０２に付着している。基板層７０４の一方の側面に実装された粘着材料の層７０５は、測定装置を皮膚に付着させるための取り外し可能なライナー（図示せず）を備えている。好ましくは、層７０２、７０３、及び７０４の上に、絶縁材料でできた可撓性の層７０９が位置し、接着フィルム（図示せず）によって基板層７０２の一方の側面に付着している。絶縁層７０９は、加熱器７２６及び第１の温度センサー７４０の上に延在している。

図７Ｂに見られるように、電気回路は、可撓性の基板層７０３内またはその上に配置された温度センサー校正回路７７０及び電気パッド７７１を更に含んでいる。温度センサー校正回路７７０は、加熱器７２６の外側、好ましくは加熱器７２６と電気パッド７７１との間に配置されている。電気パッド７７１は、ケーブル７８７の端部に固定されたコネクター７７２に取り外し可能に連結するように、絶縁層７０９から突出している基板層７０３の区画７０８の上に位置している。その他の図を参照して詳細に説明するように、温度校正回路７７０は温度センサーの校正及びその他の情報を格納するプログラマブルメモリーを含んでいる。温度センサー７４０及び７４２がサーミスタであると想定して、温度センサー校正情報は各サーミスタに固有の１つ以上の校正係数を含むことができる。測定装置７００上の加熱器７２６と電気パッド７７１との間に温度センサー回路を配置することによって、格納された温度センサー校正情報が測定装置７００に恒久的に関連付けられる。したがって、測定装置にコネクターで恒久的に取り付けられたケーブルの必要性が排除される。更に、ケーブル７８７及びコネクター７７２は固有の校正情報を格納しないので、これらを図７Ａ及び７Ｂに従って構成された任意のゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置に使用することができる。最後に、格納された温度センサー校正情報を用いた温度センサー回路７７０を測定装置７００上に配置することによって低コストの温度センサーの使用が可能となる。

図７Ａ及び７Ｂを参照すると、測定装置７００には皮膚の最も近くに第２の温度センサー７４２が配置されている。層７０２は、加熱器７２６及び第１の温度センサー７４０を第２の温度センサー７４２から分離するように、第１の基板層７０３と第２の基板層７０４との間に挟まれている。動作時には、層７０２は、層７０２の温度を検知する第１の温度センサーと皮膚の温度を検知する第２の温度センサー７４２との間で大きな熱抵抗として作用する。第１の温度センサー７４０によって検知された温度が第２の温度センサー７４２によって検知された温度よりも低いうちは、加熱器が動作して層７０２及び皮膚を通過する熱流を削減する。層７０２の温度が温度センサー７４２の温度と等しくなると、層７０２を通過する熱流が停止し、加熱器のスイッチが切れる。これが、第１及び第２のセンサー７４０及び７４２によって検知されるゼロ熱流束状態である。ゼロ熱流束状態が生じると、第２の温度センサーによって指示される皮膚の温度が深部体温として解釈される。詳細に説明するゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置構造のいくつかにおいて、加熱器７２６は、第１の電力密度で動作する中心加熱器部分７２８、及び第１の電力密度よりも大きい第２の電力密度で動作する、中心加熱器部分を包囲する周辺加熱器部分７２９を含むことができる。勿論、基板の可撓性が、加熱器７２６を含む測定装置７００が測定の行われる身体の輪郭に沿うことを可能とする。

図８Ａを参照すると、温度センサーの校正を用いたゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置７００の第１の構造は、可撓性の基板７０１を含んでいる。可撓性の基板７０１は切れ目なく連続した区画７０５、７０６、及び７０８を有することが好ましいが、必ずしもその必要はない。第１の、または中心の区画７０５はほぼ円形状であることが好ましいが、必ずしもその必要はない。第２の区画（または「尾部」）７０６は、中心区画７０５の周辺部から第１の方向に外向きに延在する、球根状の端部７０７を伴う細長い矩形状を呈している。第３の区画（または「タブ部」）は、図７Ｂに見られる延在区画７０８である。タブ部７０８は、中心区画７０５の周辺部から第２の方向に外向きに延在する幅広い矩形状を呈している。タブ部７０８には、コネクター（図７Ｂに見られるコネクター７７２のようなもの）のそれぞれのバネ仕掛けの保持具を受容して保持するための、相対する切欠き７１０が形成されている。尾部７０６は、時計方向または反時計方向にタブ部７０８から１８０°未満の弧状距離だけ離れていることが好ましいが、必ずしもその必要はない。

図８Ａのように、可撓性の基板７０１上には電気回路７２０が配置されている。電気回路７２０の要素は、可撓性の基板７０１の表面７２１上に位置することが好ましいが、必ずしもその必要はない。電気回路７２０は、少なくとも加熱器の導電性トレース、温度センサー、温度センサー校正回路、導電性の接続トレース部分、及び電気的接続パッドを含んでいる。加熱器トレース７２４は、基板７０１の領域７３０を包囲して概ね環状の加熱器７２６を画定し、この領域７３０には加熱器トレース７２４の一切の部分が延在しておらず、この点において、領域７３０は加熱器が動作しているときに直接加熱されない。領域７３０は表面７２１の概ね円形の部分を占めている。より完全には、領域７３０は、図８Ａに見られる表面７２１の部分、反対側の表面（この図では見えない）の対応部分、及びその間の固体部分を含む基板７０１の円筒形区画である。領域７３０は、中心区画７０５の中心にあり、加熱器７２６と同心であることが好ましいが、必ずしもその必要はない。領域７３０に形成された実装パッド上には、第１の温度センサー７４０が実装されている。概ね環状の加熱器７２６の外側に配置された実装パッド上には第２の温度センサー７４２が実装されており、好ましくは、これらの実装パッドは概ね尾部７０６の端部の付近、例えば尾部の球根状端部７０７の中心またはその付近に形成されている。構造によっては、温度センサー校正回路７７０は、測定装置７００上に実装された少なくとも１つの多ピン電子回路デバイスを含んでいる。例えば、温度センサー校正回路７７０は、中心区画７０５上のタブ部７０８の付近のまたはそれに隣接した、表面７２１の一部の上に形成された実装パッド上に実装された電気的消去可能プログラマブル読み出し／書込みメモリー（ＥＥＰＲＯＭ）で構成することができる。表面７２１上のタブ部７０８には、電気的接続パッド（「電気パッド」）７７１が形成されている。複数の導電性トレース部分が、第１及び第２の温度センサー、温度センサー校正回路７７０、並びに加熱器トレース７２４を複数の電気パッド７７１に接続している。少なくとも１つの電気パッド７７１が温度センサー校正回路７７０と、加熱器７２６、第１の温度センサー７４０、及び第２の温度センサー７４２のうちの１つによって共有されていることが好ましいが、必ずしもその必要はない。

図８Ａに見られるように、中心区画７０５は、その中に形成された複数のスリット７５１、７５２を有して可撓性の基板の可撓性及び柔軟性を向上させることが好ましいが、必ずしもその必要はない。スリットは、中心区画７０５の周辺部から中心に向かって放射状に延在している。スリットが、相互に独立して動くまたは屈曲する領域を画定している。加熱器トレース７２４のレイアウトは、スリットに適応するように構成されている。この点において、加熱器トレースは、領域７３０の周辺部から長い方のスリット７５１の端部まで長さを増し、次にそれらの端部で少し短くなった後、スリットによって画定された領域内の加熱器７２６の外周まで再び概ね長さを増す行程でジグザグまたはつづら折りのパターンを辿る。図示のとおり、加熱器の構造は、その環状はスリットによって遮られているものの、領域７３０の中心とした概ね環状形状を呈している。あるいは、この環状形状を、概ね連続した中心円環を包囲するくさび形の加熱器領域の周辺部円環を含んでいると見ることもできる。

加熱器７２６は、図８Ａを参照して理解することのできる不均一な電力密度の加熱器構造を有していることが好ましいが、必ずしもその必要はない。この構造において、加熱器７２６は、第１の電力密度を有する中央部分７２８（薄く描かれた線で指示）、及び中央部分７２８を包囲して第１の電力密度よりも大きい第２の電力密度を有する周辺部分７２９（濃く描かれた線で指示）を含んでいる。加熱器トレース７２４は連続しており、２つの端部を含んでおり、そのうちの第１は電気パッド５に移行し、第２は電気パッド６に移行する。しかし、スリットの故に、中央部分７２８及び周辺部分７２９の各々は順番に配列された複数の区画を含み、その配列の中で中央部分７２８の区画が周辺部分の区画と交互に入れ替わる。それにもかかわらず、加熱器の環状構造は中央部分７２８の区画を概ね領域７３０の周りの中央円環に配列し、周辺部分７２９の区画を中央部分７２８の周りに配列している。加熱器７２６が動作すると、中央部分７２８が領域７３０を包囲する第１の電力密度の熱の中央円環を生成し、周辺部分７２９が熱の中央円環を包囲する第２の電力密度の熱の輪状円環を生成する。

好ましくは、加熱器トレース７２４は連続していながら、中央加熱器部分７２８は第１の電力密度を有し、周辺部分７２９は第１の電力密度よりも大きい第２の電力密度を有するというように、その長さに沿って不均一な電力密度を示す。この構成では、加熱器７２６に印加される駆動電圧は、中央加熱器部分７２８に外側加熱器部分７２９よりも小さな加熱器トレースの加熱器面積の単位当たり出力を生成させる。その結果、第１の平均出力の熱の中央円環が第１のそれよりも高い第２の平均出力の熱の輪によって包囲される。

加熱器部分７２８及び７２９の異なる電力密度は、各々の部分内では不変であってもよく、変化してもよい。電力密度の変化は段階的であっても連続的であってもよい。電力密度は、加熱器トレース７２４の幅及び／またはつづら折りパターンの行程間のピッチ（距離）によって最も簡単かつ経済的に確立される。例えば、抵抗、したがって加熱器トレースによって生成される電力は、トレースの幅に反比例して変化する。任意の抵抗について、加熱器トレースによって生成される電力はまたつづら折りの行程のピッチ（行程と行程との間の距離）にも反比例して変化する。

図８Ａに見られる可撓性の基板７０１上の電気回路７２０を概略形式で図８Ｂに示す。図８Ａで１〜６の番号を付したタブ部７０８上の電気パッド７７１が図８Ｂで同様の番号を付した要素に対応する。図示の電気パッドの数は単なる実例に過ぎない。より多くのまたはより少ない電気パッドを使用することができ、任意の特定の数は、温度センサー校正回路の特定の装置構成、加熱器の構造、温度センサーの数などを含む設計上の選択によって決定される。構造によっては、電気パッドの数を最小限に抑えることで回路のレイアウトを簡素化し、タブ部７０８のサイズ及び質量を最小限に抑え、かつインターフェースのコネクターのサイズを縮小するために、１つ以上の電気パッドを電気回路７２０の１つより多い要素へ、またはそれらから電気信号を伝導するために活用することが望ましい。

温度センサー校正回路７７０が、ＭｉｃｒｏｃｈｉｐＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ製の２４ＡＡ０１Ｔ−Ｉ／ＯＴのような多ピンの電子的プログラマブルメモリー（ＥＥＰＲＯＭ）を含み、これが実装パッドによってゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置７００に実装されていると想定する。図８Ａ及び８Ｂは、１つ以上の電気パッドが電気回路の少なくとも２つの要素によって共有されている構造を図示している。この点において、
第２の温度センサー７４２の一方のリード及び温度センサー校正回路７７０の１番ピンが、導電性トレースの部分によって電気パッド１に接続されており、
第１及び第２の温度センサー７４０及び７４２のリード並びに温度センサー校正回路７７０の４番ピンが、導電性トレースの部分によって電気パッド２に接続されており、
第１の温度センサー７４０の一方のリード及び温度センサー校正回路７７０の３番ピンが、導電性トレースの部分によって電気パッド３に接続されており、
温度センサー校正回路７７０の２番及び５番ピンが、導電性トレースの部分によって電気パッド４に接続されており、
加熱器トレース７２４の帰線端部が、導電性トレースの部分によって電気パッド５に接続されており、
加熱器トレース７２４の入力端部が、導電性トレースの部分によって電気パッド６に接続されている。

図７Ａ、７Ｂ、及び８Ａを参照すると、測定装置７００が組み立てられると、中心区画７０５及び尾部７０６が層７０２のような可撓性の絶縁材料の層の周囲に折り重なる。層７０２は温度センサー間に熱抵抗及び電気絶縁を提供し、また間隔をあけた構成で温度センサーを支持している。換言すれば、第１及び第２の温度センサー７４０及び７４２は、加熱器及び第１の温度センサーが絶縁材料の層の一方の側面に面し、第２の温度センサーが他方に面して、絶縁材料の層によって分離される基板材料のそれぞれの層の上に配置されている。

図８Ａに図示したように可撓性の基板７０１の１つ以上の側面上に電気回路７２０がレイアウトされたゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置７００は、材料及び部品の表ＩＩに特定した材料を使用して、図５及び６Ａ〜６Ｆに図示した方法で製造し組み立てることができる。好ましくは、測定装置は、別個の部品又はタブ部７０８上に塗装し、メッキし、若しくは形成して、次に硬化した材料の層を備える補強材で構成されている。補強材はタブ部７０８の可撓性を低減するので、タブ部７０８をコネクターに確実に連結し、コネクターから確実に分離することができる。好ましくは、図４及び８Ａを参照すると、タブ部７０８（図８Ａ）のこのような補強材は、可撓性の基板１００（図４）の第２の側面１０９に対応する可撓性の基板７０１の側面の上に配置されている。補強材はタブ部７０８とほぼ同じ広がりを持ち、少なくとも部分的に中心区画７０５の上に延在するが、領域７３０、およそ図８Ａ内の破線７１１によって指示された所の手前で止まっている。

図８Ａの物理的なレイアウト及びそれに対応する図８Ｂの電気回路は、温度センサー校正回路を有するゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置の動作をＤＴＴ測定システム内で制御及び監視できるインターフェースを図示している。図９は、例として図８Ａの第１の構造を使用した図７Ａ及び７Ｂによるゼロ熱流束ＤＴＴ測定装置との間の信号インターフェースを図示している。これらの図を参照すると、ＤＴＴ測定システムは、制御機械化（mechanization）８００、測定装置７００、並びに制御機械化と測定装置との間で電力、コモン、及びデータ信号を転送するインターフェース７８５を含んでいる。インターフェースは、信号を送受信するために配置された無線通信機を用いて無線とすることができる。好ましくは、インターフェースはタブ部７０８に解除可能に接続されたコネクター７８９を有するケーブル７８７を含んでいる。制御機械化８００は、加熱器までのそれぞれの信号経路上での電力信号及びコモン信号の提供を管理し、サーミスタ２（ＴＨ２）信号及びＳＣＬ信号などの共通信号経路を共有する信号の分離を提供する。温度センサーまでの単一の信号経路上に共通基準電圧信号が提供され、それぞれ別個の帰線信号経路が温度センサーからのセンサーデータを提供する。

温度センサー校正回路７７０がＥＥＰＲＯＭを含んでいると想定して、別個の信号経路がＥＥＰＲＯＭのグラウンドとして提供され、図８Ａ及び８Ｂのように温度センサー信号経路がＥＥＰＲＯＭの種々のピンによって共有される。この信号経路の構成は、ＥＥＰＲＯＭのデジタル用グラウンドを加熱器のＤＣグラウンド（コモン）から正当な理由で分離している。ＥＥＰＲＯＭ及び加熱器がグラウンドの電気パッドを共有していると想定する。コネクターの接触子を含むケーブル７８７は一定量の抵抗を有している。加熱器７２６に電源が入ると、それを流れる電流はグラウンド（コモン）の接触子を通って制御機械化８００に戻らなければならず、即ち、接触子の測定装置側にその線の抵抗に加熱器７２６を流れる電流を乗じたに等しいある電圧が生じる。この電圧は、接触子の一体性次第で２ボルトまたは３ボルトまで高くなることがある。ＥＥＰＲＯＭの供給電圧が同時に下がると、あるいはロジック線のうちの１つが前述の発生電圧よりも下がる場合でさえ、ＥＥＰＲＯＭには逆バイアスがかかり、この部品を破損することがある。加熱器のグラウンドとＥＥＰＲＯＭのグラウンドを分離することで、ＥＥＰＲＯＭの破損に関するこれらの可能性が排除される。したがって、加熱器を電気回路のその他の要素から完全に電気的に分離することが望ましい。したがって、図９のように、複数の電気パッドのうちの第１の電気パッド（例えば電気パッド５）は加熱器トレースの第１の端子端部のみに接続されており、複数の電気パッドのうちの第２の電気パッド（例えば電気パッド６）は加熱器トレースの第２の端子端部のみに接続されている。

図８Ｂを参照して、温度センサーがＮＴＣサーミスタであると想定する。この場合、電気パッド２上の共通信号は一定電圧レベルに保持されてＥＥＰＲＯＭにＶｃｃを、及びサーミスタに基準電圧を提供する。サーミスタ／ＥＥＰＲＯＭ切替え回路によって、サーミスタの読み取りとＥＥＰＲＯＭに対するクロッキング／読み出し／書込みとの間で制御が切り替わる。温度センサーがＮＴＣ（負温度係数）サーミスタであると再度想定して、ＥＥＰＲＯＭはその中に各サーミスタについて１つ以上の校正係数を格納している。装置７００が制御機械化に接続されているとき、ＥＥＰＲＯＭのＳＣＬポートに提供されるクロック信号に応答して、ＳＤＡポートを介してＥＥＰＲＯＭから校正係数が読み出される。インターフェース７８５の代表的な構成を以下の信号及び電気特性の表に要約する。

最良の実施形態において、以下の表に掲載した材料及び部品を使用して、図８Ａによる温度測定装置を製造した。従来のフォトエッチング技術によって、ポリイミドフィルムの可撓性の基板上に銅のトレース及びパッドで電気回路を形成し、従来の表面実装技術を使用して温度センサーを実装した。Φが直径を表す以外、表内の寸法は厚さである。勿論、これらの材料及び寸法は実例に過ぎず、決して本明細書の範囲を限定するものではない。例えば、トレースは全体的にまたは部分的に導電性のインクで製作してもよい。別の例では、温度センサーは好ましくはサーミスタであるが、ＰＮ接合、熱電対、又は抵抗温度検知器を使用することもできる。

最良の形態によれば、サーミスタの校正係数が取得され、ＥＥＰＲＯＭ内に格納される。負温度係数サーミスタから正確な温度検知を取得する原理は校正による。各サーミスタの抵抗は、温度の上昇にほぼ対数的に減少する。７０℃の範囲に亘って±０．０５℃の温度精度を得るために十分な精度を提供する２つのモデルが存在する（Ｆｒａｄｅｎ，Ｊ．，「Ａｔｗｏ−ｐｏｉｎｔｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｎｅｇａｔｉｖｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒｓ，」ＲｅｖＳｃｉＩｎｓｔｒｕ７１（４）：１９０１〜１９０５）。最もよく知られているのは、Ｓｔｅｉｎｈａｒｔ−Ｈａｒｔのモデルである。

Ｔ＝［ｂ_０＋ｂ_１ｌｎＲ＋ｂ_２（ｌｎＲ）^２］^−１等式１

このモデルは、３つの定数ｂ_０、ｂ_１、及びｂ_３の関数として、抵抗Ｒを温度Ｔに関係づける。校正には、３つの連続的に高くなる温度制御された環境におけるＤＴＴ測定装置の定置及び各条件における抵抗の記録が必要となる。次に、これらの定数を解いて三連立方程式に使用できる。次に、この結果得られた各個別のサーミスタに関する３つの定数がＤＴＴ測定装置上のＥＥＰＲＯＭ上に記録される。

Ｆｒａｄｅｎによる簡素化されたモデルは下記式となる。

但し、β_０、γ、Ｒ_０及びＴ_０の項は所与のセンサーの定数である。ベータ項及びガンマ項は、下記式によって関係づけられる。

ガンマの値はベータの正規化された勾配である。これは線形関係であり、ガンマは所与のサーミスタの種類に関する定数として近似できる。このように、Ｆｒａｄｅｎによって提案されたモデルを使用した校正には、２つだけの連続して高くなる温度制御された環境におけるＤＤＴ測定装置の定置及び各温度における抵抗の記録が必要となる。Ｒ_０及びＴ_０はこれら測定値の組の１つである。次に、各個別のサーミスタに関する上述した４つの定数がＤＴＴ測定装置上のＥＥＰＲＯＭ上に記録される。

図１０に図示した測定装置７００の第２の構造において、基板７０１にはスリットが設けられておらず、したがって加熱器７２６は電力密度の異なる連続した中央部分７２８及び周辺部分２７９を含んでいる。タブ部７０８の上には、図８Ａ及び８Ｂに示したものと同様の接続を有する６つの電気パッドが提供されている。

図１１及び１２にそれぞれ図示した測定装置７００の第３及び第４の構造において、加熱器トレースは、中央加熱器部分７２８を画定する第１のトレース８１０、第１のトレース８１０を包囲して周辺加熱器部分７２９を画定する第２のトレース８１１、並びに共通ノード８１４で第１及び第２のトレースに接続された第３のトレース８１２の、３つのトレースを含んでいる。第３のトレース８１２は、第１のトレースと第２のトレースとの間の共通結線として機能する。この加熱器構造はこのように、共通リードを共有する独立して制御される中央及び周辺加熱器部分から構成されている。あるいは、この構造は、２つの加熱器要素を有する加熱器として考えることができる。中央部分及び周辺部分の電力密度は均一であることも不均一であることもできる。２つの部分の電力密度が均一である場合、所望のより大きい電力密度を提供するように、周辺部分を中央部分よりも高い電力レベルで駆動することができる。図８Ｂ、９、１１、及び１２のように、第２の加熱器の構造は第１、第２、及び第３のトレースのための３つの別個のピン（６、７、及び５）を必要とする。このように、共通リードを共有する独立して制御される２つの加熱器部分を含む電気回路の構成では、タブ部７０８上に７つの電気パッドが提供されている。第１の加熱器構造と同様に、第２の加熱器構造の加熱器は、電気回路のその他の要素から電気的に完全に分離されている。この点において、図９及び１１を参照すると、加熱器トレース７２６は３つの端子端部を含み、複数の電気パッドのうちの第１の電気パッド（例えば電気パッド５）は加熱器トレースの第１の端子端部のみに接続され、複数の電気パッドのうちの第２の電気パッド（例えば電気パッド６）は加熱器トレースの第２の端子端部のみに接続され、複数の電気パッドのうちの第３の電気パッド（例えば電気パッド７）は加熱器トレースの第３の端子端部のみに接続されている。

可撓性の基板を円形の中心区画で構成する必要はなく、環状の加熱器が概ね円形である必要もない。図１３及び１４にそれぞれ図示した測定装置７００の第９及び第１０の構造において、中心基板区画は多角形及び楕円形（oval）（または楕円（elliptical））の形状を呈しており、加熱器も同様である。設計上、運用上、または製造上の考慮によって必要であれば、前述の構造の全てをこれらの形状に適合させることができる。

現時点で好ましい実施形態を参照して温度測定装置の構造及び製造の原理を説明してきたものの、説明の原理の趣旨から逸脱せずに様々な改良を施すことができることを理解すべきである。したがって、原理は以下の請求項によってのみ限定される。

Claims

断熱材料の層（７０２）を挟む第１及び第２の可撓性基板層（７０３、７０４）を有するゼロ熱流束温度装置（７００）であって、前記第１の基板層（７０３）上に配置された加熱器トレース（７２４）が前記断熱材料の層の一方の側面に面して前記第１の基板層の加熱器トレースを有さない領域（７３０）を包囲する加熱器（７２６）を画定し、前記領域には第１の温度センサー（７４０）が配置され、前記第１の基板層上で前記加熱器の外側には温度センサー校正回路（７７０）が配置され、前記第２の基板層（７０４）上には第２の温度センサー（７４２）が配置され、基板表面（７２１）上の前記加熱器トレースの外側には複数の電気パッド（７７１）が配置されており、複数の導電性トレースが前記加熱器トレース、前記第１及び第２の温度センサー、及び前記温度センサー校正回路を前記複数の電気パッドと接続する、ゼロ熱流束温度装置。
前記温度センサー校正回路（７７０）が温度センサー校正情報を格納するプログラマブルメモリーを含む、請求項１に記載のゼロ熱流束温度装置（７００）。
可撓性基板（７０１）が中心区画（７０５）、前記中心区画の周辺部から外向きに延在するタブ部（７０６）、及び前記中心区画の周辺部から外向きに延在する尾部（７０８）を含み、前記複数の電気パッド（７７１）が前記タブ部上に配置され、前記中心区画及び前記尾部が、前記中心区画が前記第１の基板層（７０３）を構成し、前記尾部（７０８）が前記第２の基板層を構成するように、前記断熱材料の層（７０２）の周囲に折り畳まれている、請求項１に記載のゼロ熱流束温度装置（７００）。
前記温度センサー校正回路（７７０）が、前記タブ部及び前記中心区画の上に部分的に延在する前記基板（７０１）の表面部分上に配置されている、請求項３に記載のゼロ熱流束温度装置（７００）。
前記温度センサー校正回路（７７０）が温度センサー校正情報を格納するプログラマブルメモリーを含む、請求項４に記載のゼロ熱流束温度装置（７００）。
前記温度センサー校正回路（７７０）が前記加熱器（７２６）と前記複数の電気パッド（７７１）との間に配置されている、請求項３に記載のゼロ熱流束温度装置（７００）。
前記複数の電気パッド（７７１）が少なくとも６つの電気パッド（（１〜６）、（１〜７））を含む、請求項６に記載のゼロ熱流束温度装置（７００）。
前記タブ部（７０６）がケーブルコネクターの保持具を受容し保持するための相対する切欠き（７１０）を含む、請求項３に記載のゼロ熱流束温度装置（７００）。
前記環状加熱器トレース（７２４）が２つの端子端部を含み、前記複数の電気パッド（１〜６）のうちの第１の電気パッド（５）が前記加熱器トレースの第１の端子端部のみに接続され、前記複数の電気パッドのうちの第２の電気パッド（６）が前記加熱器トレースの前記第２の端子端部のみに接続されている、請求項８に記載のゼロ熱流束温度装置（７００）。
前記環状加熱器トレース（７２４）が３つの端子端部を含み、前記複数の電気パッド（１〜７）のうちの第１の電気パッド（５）が前記加熱器トレースの第１の端子端部のみに接続され、前記複数の電気パッドのうちの第２の電気パッド（６）が前記加熱器トレースの前記第２の端子端部のみに接続され、前記複数の電気パッドのうちの第３の電気パッド（７）が前記加熱器トレースの前記第３の端子端部のみに接続されている、請求項８に記載のゼロ熱流束温度装置（７００）。
第１の区画（７０５）、前記第１の区画の周辺部から外向きに延在するタブ部区画（７０６）、及び前記第１の区画の周辺部から外向きに延在する尾部区画（７０８）を含む可撓性の基板（７０１）と、
前記可撓性の基板の表面（７２１）上の電気回路であって、加熱器トレースのない前記基板の領域（７３０）を包囲する中央加熱器部分（７２８）及び前記中央加熱器部分を包囲する周辺加熱器部分（７２９）を有する加熱器（７２６）を画定する前記第１の区画上の加熱器トレース（７２４）、前記領域内に配置された第１の温度センサー（７４０）、前記尾部区画上に配置された第２の温度センサー（７４２）、前記タブ部区画上に少なくとも部分的に配置された温度センサー校正回路（７７０）、前記タブ部上に配置された複数の電気パッド（７７１）、並びに前記第１及び第２の温度センサー、前記温度センサー校正回路、及び前記加熱器トレースを前記複数の電気パッドと接続する複数の導電性トレースを含む、電気回路と、
を備える、温度装置（７００）。
前記中央加熱器部分（７２８）が第１の電力密度部分であり、前記周辺加熱器部分（７２９）が第２の電力密度部分であり、前記第２の電力密度が前記第１の電力密度よりも大きい、請求項１１に記載の温度装置（７００）。
前記温度センサー校正回路（７７０）が温度センサー校正情報を格納するプログラマブルメモリーを含む、請求項１２に記載の温度装置（７００）。
前記温度センサー校正回路（７７０）が、前記タブ部及び前記中心区画の上に部分的に延在する前記基板の表面部分上に配置されている、請求項１２に記載の温度装置（７００）。
前記温度センサー校正回路（７７０）が温度センサー校正情報を格納するプログラマブルメモリーを含む、請求項１４に記載の温度装置（７００）。
前記温度センサー校正回路（７７０）が前記加熱器（７２６）と前記複数の電気パッド（７７１）との間に配置されている、請求項１５に記載の温度装置（７００）。
前記複数の電気パッド（７７１）が少なくとも６つの電気パッド（（１〜６）、（１〜７））を含む、請求項１６に記載の温度装置（７００）。
前記第１の区画が円形状、四辺形状、又は楕円形状を呈する、請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の温度装置（７００）。
可撓性の基板（７０１）と、
前記可撓性の基板の表面（７２１）上の電気回路であって、前記表面の領域（７３０）を包囲する環状加熱器トレース（７２４）、前記領域内に配置された第１のサーミスタ（７４０）、前記環状加熱器トレースの外側に配置された第２のサーミスタ（７４２）、前記環状加熱器トレースの外側に少なくとも部分的に配置されたサーミスタ校正装置（７７０）、前記環状加熱器トレースの外側に配置された複数の電気パッド（７７１）、並びに前記第１及び第２のサーミスタ、前記サーミスタ校正装置、及び前記加熱器トレースを前記複数の電気パッドと接続する複数の導電性トレースを含む、電気回路と、
を備え、少なくとも１つの導電性トレースが前記サーミスタ校正装置（７７０）、前記第１又は前記第２のサーミスタ（７４０、７４２）の端子、及び前記複数の電気パッド（７７１）のうちの電気パッドに接続された、温度装置（７００）。
前記複数の電気パッド（７７１）が６つ又は７つの電気パッド（（１〜６）、（１〜７））を含む、請求項１９に記載の温度装置（７００）。
前記サーミスタ校正装置（７７０）がサーミスタ校正係数を格納するプログラマブルメモリー装置である、請求項１９に記載の温度装置（７００）。
前記サーミスタ校正装置（７７０）が前記可撓性の基板の表面部分上で前記加熱器トレースと前記電気パッドとの間に配置されている、請求項１９に記載の温度装置（７００）。
前記サーミスタ校正装置（７７０）がサーミスタ校正係数を格納するプログラマブルメモリー装置である、請求項２２に記載の温度装置。
前記複数の電気パッド（７７１）が６つ又は７つの電気パッド（（１〜６）、９１〜７））を含む、請求項２３に記載の温度装置。