技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于體溫測(cè)量的溫度傳感器和一種包括該溫度傳感器的物件。

背景技術(shù)：

近年來，在開發(fā)體核溫度傳感器中已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。熱通量式溫度傳感器是這種體核溫度傳感器的一種示例，但測(cè)量基于所謂的零熱通量原理，而這種原理用于“低功率的體核溫度監(jiān)測(cè)”中，以連續(xù)監(jiān)測(cè)患者的溫度。根據(jù)該原理，體核溫度通過將傳感器放置在患者的例如前額的皮膚上進(jìn)行測(cè)量。準(zhǔn)確的溫度測(cè)量需要傳感器是撓性的，使得它可貼靠皮膚表面，以確保皮膚與傳感器之間沒有氣隙，否則會(huì)對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生不利的影響。

盡管現(xiàn)有技術(shù)熱通量式溫度傳感器略有撓性，但它們適合于高敏銳度應(yīng)用場(chǎng)合，例如在傳感器在外科手術(shù)過程中監(jiān)測(cè)體核溫度的外科手術(shù)的情況下，以及在患者未移動(dòng)的情況下。

然而，對(duì)于皮膚實(shí)際上更厲害移動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合，例如為了監(jiān)測(cè)新生兒的溫度，或者對(duì)于更通常的使用(例如在醫(yī)院外)，它們的使用稍微受到限制，這是因?yàn)槿狈π枰N靠皮膚表面的撓性。而且，對(duì)于皮膚上需要粘接劑的新生兒來說，或?qū)τ谠诨颊叩那邦~上可看見非高敏銳度應(yīng)用來說，現(xiàn)有技術(shù)的傳感器是唐突的，這需要改變患者的外觀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，通過提供具有提高的靈活性的溫度傳感器克服上述缺點(diǎn)。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種用于體溫測(cè)量的溫度傳感器，包括：

-第一層，所述第一層內(nèi)嵌有中心加熱器；

-連接到第一層的第二層，所述第二層內(nèi)嵌有至少一個(gè)第一熱敏電阻，以測(cè)量第一溫度值；

-至少一個(gè)第三層，所述至少一個(gè)第三層內(nèi)嵌有至少一個(gè)第二熱敏電阻，所述第二熱敏電阻與第一熱敏電阻分離，且用于測(cè)量至少一個(gè)第二溫度值，所述至少一個(gè)第三層適于與身體的表面的皮膚接觸，以將從身體釋放的熱量傳導(dǎo)通過所述多個(gè)層，第一和第二溫度值之差表示來自身體的熱通量，其中，從中心加熱器釋放的熱量與所述熱通量相反地被調(diào)節(jié)，直到達(dá)到零熱通量，在零熱通量下所述至少一個(gè)第二熱敏電阻處的溫度表示體溫，

其中，第一、第二和至少第三層是布層。

因此，提供了一種非常撓性的溫度傳感器，該溫度傳感器貼靠身體的皮膚，且可容易地植入到衣物例如帽、嬰兒帽、頭帶、襯衫、尿布和腰帶中，甚至可植入到與身體接觸的床上用品例如枕頭、毯子或坐墊中。撓性體溫傳感器提供的另一優(yōu)點(diǎn)是舒適，盡管在高敏銳度設(shè)置中并不緊要，但在低敏銳度設(shè)置中和醫(yī)院外使用中是非常重要的。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述層被縫合或?qū)盈B在一起、被交織或利用縫合、層疊、交織方法的組合被形成在一起。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二層由相同的布制成，且形成內(nèi)嵌有中心加熱器和所述至少一個(gè)第一熱敏電阻的單個(gè)功能層，使得所述中心加熱器與所述至少一個(gè)第一熱敏電阻彼此分離。

在一個(gè)實(shí)施例中，中心加熱器使用導(dǎo)電線被縫合、或被刺繡、或被紡織或被層疊到第一層中。導(dǎo)電線例如可以是涂有金屬的聚合物，例如涂有銀的聚酯、(含有)不銹鋼的線或銅絲(具有或不具有銀涂層)。

在一個(gè)實(shí)施例中，中心加熱器的尺寸適配于測(cè)量深度，使得要被測(cè)量的深度越大，中心加熱器的尺寸就越大。

在一個(gè)實(shí)施例中，中心加熱器通過使用導(dǎo)電墨或?qū)щ姼啾挥∷⒌降谝粚由稀?/p>

在一個(gè)實(shí)施例中，中心加熱器由具有5-150歐姆/米的電阻的導(dǎo)電材料制成。

在一個(gè)實(shí)施例中，熱敏電阻連接到被紡織、縫合或針織的導(dǎo)電電路。

在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電電路由具有小于20歐姆/米的電阻的導(dǎo)電材料制成。

在一個(gè)實(shí)施例中，布層由織布或無(wú)紡布制成。

在一個(gè)實(shí)施例中，第二和至少第三層通過撓性絕熱層隔離。撓性絕熱層例如可從下面選擇：氯丁橡膠(聚氯丁烯)、PVDF、EPDM(三元乙丙橡膠)和泡沫型材料聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、丙烯酸甲酯(EMA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚烯烴。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述溫度傳感器還包括施加在第一層的頂部上的絕熱層。通過這種方式，可防止熱損失，從而需要較小的功率運(yùn)行傳感器。

在一個(gè)實(shí)施例中，該溫度傳感器還包括傳送器，所述傳送器用于將在零熱通量下于所述至少一個(gè)第二熱敏電阻處測(cè)量的溫度傳送到包括接收器的外部監(jiān)測(cè)裝置。因此，溫度可經(jīng)由例如無(wú)線通信連接連續(xù)地被監(jiān)測(cè)。當(dāng)監(jiān)測(cè)例如新生兒時(shí)，如果測(cè)量的溫度顯示在外部監(jiān)測(cè)裝置(例如嬰兒監(jiān)視器)上，這是特別有利的。

在一個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感器植入到片(patch)中。

在一個(gè)實(shí)施例中，片還包括用于將在零熱通量下所述至少一個(gè)第二熱敏電阻的輸出轉(zhuǎn)換為測(cè)量的體溫的處理單元、電池和用于顯示測(cè)量的體溫的指示裝置。該片可使得是可重復(fù)使用的或一次性的。因此，這使得可實(shí)現(xiàn)不唐突的溫度監(jiān)測(cè)，例如對(duì)于較小的孩子。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述溫度傳感器還包括側(cè)熱敏電阻，所述側(cè)熱敏電阻設(shè)置在第三層的邊緣處，且適于測(cè)量第三層的邊緣處的第三溫度值，其中，第二和第三溫度值之差表示第三層內(nèi)的水平熱通量。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述溫度傳感器還包括側(cè)加熱器，所述側(cè)加熱器設(shè)置在第三層的邊緣處，且適于與水平熱通量相反地被調(diào)節(jié)，直到第三層中達(dá)到零水平熱通量。

從而，可防止側(cè)向熱損失，但側(cè)向熱損失的最大源是從頭部釋放的不是垂直傳播而是斜向傳播的熱量。使用附加的側(cè)熱敏電阻以及第三層中的熱敏電阻使得可探測(cè)側(cè)向熱通量。因此，可操作側(cè)加熱器，使得側(cè)向熱通量變?yōu)榱恪＿@使得在側(cè)向方向上具有均勻的溫度分布，從而將問題簡(jiǎn)化為一維問題。

根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種物件，包括：植入的所述溫度傳感器，使得當(dāng)物件放到身體上或被穿在身體上時(shí)，所述至少一個(gè)第三層與身體的表面的皮膚接觸。如上所述，這種物件例如可包括帽、嬰兒帽、頭帶、襯衫、尿布和腰帶，甚至溫度傳感器可植入到與身體接觸的床上用品例如枕頭、毯子或坐墊等中。

本發(fā)明的各個(gè)方面均可與其他任何方面組合。通過參看下面描述的實(shí)施例進(jìn)行解釋，將會(huì)顯見本發(fā)明的這些和其他方面。

附圖說明

下面，參看附圖僅示例性地描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖包括：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于體溫測(cè)量的溫度傳感器的一個(gè)實(shí)施例；

圖2示出了適于集成到溫度傳感器或片或物件中的系統(tǒng)；以及

圖3示出了包括植入的圖1的溫度傳感器的物件。

具體實(shí)施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于體溫測(cè)量的溫度傳感器100的一個(gè)實(shí)施例。溫度傳感器100包括內(nèi)部嵌有中心加熱器107的第一層104；連接到第一層104的第二層103，所述第二層103內(nèi)部嵌有至少一個(gè)第一熱敏電阻(Ttop)108，所述第一熱敏電阻用于測(cè)量第一溫度值t^first；內(nèi)部嵌有至少一個(gè)第二熱敏電阻(Tbottom)109的第三層101，所述第二熱敏電阻(Tbottom)109與第一熱敏電阻(Ttop)108分離，用于測(cè)量至少一個(gè)第二溫度值t^second。第三層101適于與身體的表面106的皮膚接觸，以將從身體釋放的熱量傳導(dǎo)通過所述多個(gè)層。第一和第二溫度值之差，即，t^second-t^first，表示從身體的垂直熱通量。中心加熱器107適于與垂直熱通量t^second-t^first相反地調(diào)節(jié)，直到達(dá)到零熱通量，即，直到t^second＝t^first。在該零垂直熱通量下，零熱通量時(shí)的第二熱敏電阻(Tbottom)109處的溫度表示體溫或更特別地講表示體核溫度。布層可由織布或無(wú)紡布制成。每層的厚度典型地在毫米范圍內(nèi)，但也可小于1毫米。

第二層103和第三層101還分別包括紡織的、縫合的或針織的導(dǎo)電電路，相應(yīng)層中的熱敏電阻連接到所述導(dǎo)電電路。熱敏電阻可通過焊接、夾持或使用導(dǎo)電性環(huán)氧樹脂或各向異性導(dǎo)電箔/膏(ACF/ACP)被連接。導(dǎo)電電路可由(共同的)地和信號(hào)線構(gòu)成，其例如使用縫合、紡織、針織或?qū)盈B到布上/布中的導(dǎo)電線。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電電路由具有小于20歐姆/米的電阻的導(dǎo)電材料制成。

第一、第二和至少第三層是布層104、103、101，且可以被縫合或?qū)盈B在一起、被交織或利用縫合、層疊、交織方法的組合被形成在一起，這使得傳感器柔軟、柔韌和薄。

在一個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感器100還包括由絕熱材料制成的頂層105，所述頂層可以是透明的，例如為了圖顯目的，例如用于顯示精美的圖現(xiàn)形狀(圖片)。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二層104、103由相同的布制成，且在同一布上形成包含熱敏電阻(Ttop)108和加熱元件107的單層110部分，使得該單層110包括熱敏電阻(Ttop)108和加熱元件107。必須注意防止熱敏電阻(Ttop)108和加熱元件107之間的短路。

在一個(gè)實(shí)施例中，第三層101和熱敏電阻(Tbottom)109以及第一和第二層104、103在同一布上形成單層111部分?？衫?D針織技術(shù)制作與兩個(gè)(或更多個(gè))頂層成一體的三明治網(wǎng)布。

在一個(gè)實(shí)施例中，第二和至少第三層由撓性絕熱層102隔開，所述絕熱層102例如由氯丁橡膠(聚氯丁烯)、三元乙丙橡膠(PVDF，EPDM)和泡沫型材料聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、丙烯酸甲酯(EMA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚烯烴制成。

參看圖1所示的實(shí)施例，五個(gè)層101-104可縫合或?qū)盈B在一起，或也可將其中幾層組合成一塊布。

在一個(gè)實(shí)施例中，中心加熱器107具有適配于測(cè)量深度的橫截面，使得要被測(cè)量的深度越大，加熱器的橫截面就應(yīng)越大。橫截面的一個(gè)示例是處于毫米到幾厘米范圍內(nèi)的橫截面。中心加熱器可通過將導(dǎo)電線縫合、紡織、針織或?qū)盈B到布上/布中制成，其中，導(dǎo)電線可(但不是必須的)由絕緣聚合物層包圍，或者導(dǎo)電線可使用導(dǎo)電墨或?qū)щ姼嘤∷⒌降谝粚由?。在一個(gè)實(shí)施例中，加熱器的電阻使得它可提供大約100mW。參看圖1所示的布置，這與5-50歐姆的電阻對(duì)應(yīng)。這可通過使到導(dǎo)電絲的長(zhǎng)度與電阻匹配實(shí)現(xiàn)。作為一個(gè)實(shí)例，25cm長(zhǎng)的80歐姆/米的不銹鋼絲為20歐姆。中心加熱器的形狀應(yīng)優(yōu)選為使它在下面的層中產(chǎn)生均勻的溫度分布。作為一個(gè)實(shí)例，該形狀可以為螺旋形，但顯然也可為其他形狀。

第三層101是包括至少一個(gè)熱敏電阻和連接熱敏電阻的導(dǎo)電電路的布層。熱敏電阻可通過焊接、夾持或使用導(dǎo)電環(huán)氧樹脂或ACF/ACP被連接。導(dǎo)電電路由(共同的)地和信號(hào)線構(gòu)成，且可通過使用被縫合、紡織、針織或?qū)盈B到布或布中的導(dǎo)電線制成。導(dǎo)電電路可以插畫設(shè)計(jì)制成或被制成插畫設(shè)計(jì)的一部分，或?yàn)榱诵l(wèi)生層/覆蓋物而使得它變成與皮膚(106)接觸。

在一個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感器100還包括用于將在零熱通量下于所述至少一個(gè)第二熱敏電阻處測(cè)量的溫度傳送到包括接收器的外部監(jiān)測(cè)裝置的傳送器(未示出)。作為示例，這種監(jiān)測(cè)裝置可以為嬰兒監(jiān)視器或某種外部監(jiān)測(cè)單元，所述外部監(jiān)測(cè)單元還包括處理單元，所述處理單元在初期中連續(xù)地監(jiān)測(cè)嬰兒溫度。

應(yīng)當(dāng)指出，溫度傳感器100不限于該特殊的層數(shù)。層數(shù)也可包括四個(gè)或五個(gè)以上的層，而且，熱敏電阻的數(shù)目不必均限于兩個(gè)熱敏電阻108和109，而是三個(gè)或更多個(gè)熱敏電阻也可被實(shí)施用于測(cè)量垂直熱通量。

迄今，測(cè)量的熱通量是與t^second–t^first成比例的垂直熱通量。

在一個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感器100還包括設(shè)置在第三層101的邊緣處且適于測(cè)量第三層101的邊緣處的第三溫度值t^third的側(cè)熱敏電阻(Tside)112。第二和第三溫度值之差，即，t^third–t^second表示第三層101內(nèi)的水平熱通量。為了補(bǔ)償由于水平熱通量所造成的熱損失，側(cè)加熱器113設(shè)置在第三層的邊緣處，且適于與熱通量t^third–t^second相反地調(diào)節(jié)，直到第三層中達(dá)到零水平熱通量。在一個(gè)實(shí)施例中，側(cè)加熱器113與第三層具有大致相同的幾何形狀，例如為由如前面結(jié)合中心加熱器描述的類似元件制成的環(huán)(如果第三層為環(huán))。因此，側(cè)加熱器113通過水平熱通量控制，而中心加熱器107通過垂直熱通量控制。使用這種側(cè)加熱器113其中一個(gè)原因是防止側(cè)向熱損失。側(cè)向熱損失的最大的源是從頭部釋放的不是垂直傳播而是斜向傳播的熱量。因此，頭骨中的溫度分布變成二維的。側(cè)加熱器使得側(cè)向方向具有均勻的溫度分布，從而將問題簡(jiǎn)化為1維問題。邊緣處的熱敏電阻112用于探測(cè)該側(cè)向溫度分布。側(cè)向熱損失的較小的源是從傳感器的中心釋放到傳感器的側(cè)面的熱量。但這是最小的，如果傳感器是扁平的。

在一個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感器100被植入到片(未示出)中，其中，該片還包括系統(tǒng)200(參看圖2)，所述系統(tǒng)200包括：處理單元(P)201，例如用于將在零熱通量下來自所述至少一個(gè)第二熱敏電阻的輸出轉(zhuǎn)換為測(cè)量的體溫的微處理器；電池(B)203；以及用于顯示測(cè)量的體溫的指示裝置(I_M)202。作為實(shí)例，指示裝置(I_M)202可為顯示器，例如彩色顯示器。指示裝置(I_M)202可被替換為傳送器(T)204，所述傳送器用于將測(cè)量的體溫傳送到包括接收器的監(jiān)測(cè)裝置(例如，嬰兒監(jiān)視器)。該片可被使得是可重復(fù)使用的或一次性的。因此，這使得可實(shí)現(xiàn)不唐突的溫度監(jiān)測(cè)，例如對(duì)于較小的孩子。

盡管在此未描述，但圖2示出的系統(tǒng)200也可集成在溫度傳感器100中。

圖3示出了物件301，所述物件包括集成在其中的圖1的溫度傳感器100，使得當(dāng)物件放置在身體上時(shí)或被穿在身體上時(shí)，所述至少一個(gè)第三層101變成與身體的表面106的皮膚接觸。這種物件的示例是墊子、睡袋、枕頭、褥單、毯子、腰帶等。

例子：

在剛出生時(shí)，新生兒難以保持恒溫。因此，建議頻繁地測(cè)量溫度，并相應(yīng)地調(diào)節(jié)衣服和升溫。太冷不好，但過熱更危險(xiǎn)。當(dāng)前的嬰兒監(jiān)視器顯示房間的溫度，而不是體溫。

在該例子中，溫度傳感器100植入嬰兒帽301中，使得當(dāng)嬰兒帽被嬰兒戴上時(shí)，傳感器自動(dòng)很好地位于前額上以進(jìn)行測(cè)量。這使得可在初期連續(xù)地測(cè)量嬰兒的溫度，并例如經(jīng)由無(wú)線連接在嬰兒監(jiān)視器302上顯示。然而，植入對(duì)象的可能性并不限于嬰兒帽；而是也可擴(kuò)展到包裹嬰兒的任何布(墊子、睡袋、枕頭、褥單、毯子等)。在該例子中，帽301還包括圖2中所示的系統(tǒng)，即電池(B)203、用于信號(hào)處理的微控制器(M_C)205。然而，作為指示裝置(I_M)202的替代方式，系統(tǒng)包括將信號(hào)傳送到嬰兒監(jiān)視器302的傳送器(T)204。為了診斷應(yīng)用，信號(hào)可發(fā)送到無(wú)線患者檢測(cè)系統(tǒng)或床邊監(jiān)視器。

公開的實(shí)施例的某些特定的細(xì)節(jié)用于解釋目的，而不是用于限制本發(fā)明，以便清楚地和透徹地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員人員應(yīng)當(dāng)理解，在不會(huì)明顯脫離本公開的精神和范圍的情況下，本發(fā)明可以不與在此描述的細(xì)節(jié)完全一致的其他實(shí)施例實(shí)施。而且，在本文中，為了簡(jiǎn)潔和清楚，省去了對(duì)眾所周知的裝置、電路和方法的詳細(xì)描述，以避免不必要的細(xì)節(jié)和可能的混淆。

權(quán)利要求中包括附圖標(biāo)記，但包括這些附圖標(biāo)記僅用于清楚目的，而不應(yīng)認(rèn)為是限制權(quán)利要求的范圍。