專利名稱：用于測(cè)量核心溫度的設(shè)備的制作方法
用于測(cè)量核心溫度的設(shè)備
本發(fā)明總體上涉及測(cè)量諸如人體或動(dòng)物體的對(duì)象的核心溫度。具體而 言，本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量對(duì)象的核心溫度的設(shè)備，包括具有與對(duì)象相
對(duì)設(shè)置的第一側(cè)和基本與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)的結(jié)構(gòu)；彼此相隔一定 距離設(shè)置且均用于測(cè)量第一側(cè)的局部溫度的第一和第三溫度傳感器；彼此 相隔一定距離設(shè)置且均用于測(cè)量第二側(cè)的局部溫度的第二和第四溫度傳感 器。
文獻(xiàn)US 5，816，706公開(kāi)了一種用于確定內(nèi)部溫度的裝置，應(yīng)用于要測(cè) 量的對(duì)象。該設(shè)備包括具有各自熱傳導(dǎo)的已知比例的兩個(gè)結(jié)構(gòu)。通過(guò)測(cè)量 兩個(gè)結(jié)構(gòu)的每個(gè)的兩側(cè)的溫度，可以通過(guò)對(duì)兩個(gè)耦合方程的方程組進(jìn)行求 解來(lái)確定對(duì)象的核心溫度。
該系統(tǒng)的缺點(diǎn)是其性能很強(qiáng)地依賴于熱傳導(dǎo)的比例。該比例針對(duì)合理 的精度應(yīng)當(dāng)較大，這常常也意味著至少一個(gè)熱傳導(dǎo)相當(dāng)?shù)?，這反過(guò)來(lái)意味 著長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間，而且此外還可能顯著阻礙(或至少干擾)從所測(cè)身體到 周圍環(huán)境的自然熱流。此外，應(yīng)當(dāng)精確地知道該比例且在長(zhǎng)時(shí)間過(guò)程中該 比例應(yīng)當(dāng)是穩(wěn)定的，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)在溫度變化時(shí)或在它們的使用壽命期間可 能會(huì)表現(xiàn)出不同的電導(dǎo)率變化，這會(huì)導(dǎo)致不精確。此外，生產(chǎn)具有電導(dǎo)率 比例已知且受控良好的兩個(gè)結(jié)構(gòu)的設(shè)備造成了很大的制造難度，尤其是批 量生產(chǎn)中更是如此。
本發(fā)明的目的是提供一種用于測(cè)量對(duì)象核心溫度的設(shè)備，該設(shè)備更容 易制造和/或給出更準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果和/或(至少在關(guān)閉狀態(tài)下)不干擾來(lái) 自被測(cè)身體的自然熱流。
根據(jù)本發(fā)明，利用用于測(cè)量對(duì)象的核心溫度的設(shè)備實(shí)現(xiàn)上述目的的至 少一個(gè)，該設(shè)備包括具有相對(duì)于對(duì)象定位的第一側(cè)以及基本與所述第一 側(cè)相對(duì)的第二側(cè)的結(jié)構(gòu)，第一和第三溫度傳感器，以一定相互距離定位且
5均用于測(cè)量第一側(cè)的局部溫度；第二和第四溫度傳感器，以一定相互距離 定位且均用于測(cè)量第二側(cè)的局部溫度，其中，所述設(shè)備包括調(diào)制器裝置， 用于將所述第一和第二溫度傳感器之間的局部熱通量改變到與所述第三和 第四溫度傳感器之間的局部熱通量不同的程度。
"將局部熱通量改變到不同程度"表示改變第一和第二溫度傳感器之 間的熱通量而基本不影響第三和第四傳感器之間的熱通量，或者至少將第 三和第四傳感器之間的熱通量改變小得多的程度。這種改變可以是正的或 負(fù)的。
通過(guò)提供用于改變熱通量的調(diào)制器裝置而不是提供具有不同熱傳導(dǎo)的 不同結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在能夠使用例如好控制得多且容易制造的具有均勻電導(dǎo)率的 單個(gè)結(jié)構(gòu)。此外，由于可以通過(guò)提供適當(dāng)?shù)恼{(diào)制器裝置來(lái)很大地改變熱通 量，因此可以改善設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍。
要指出的是，文獻(xiàn)US 6，886，978公開(kāi)了一種核心溫度測(cè)量設(shè)備，其包 括單對(duì)溫度傳感器并具有可變溫度加熱器，在該對(duì)溫度傳感器之間夾置絕 熱體。不過(guò)，該設(shè)備僅能夠利用溫度的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的測(cè)量值(等)測(cè)量核心 溫度，其固有地精確度不高。本發(fā)明僅使用由兩對(duì)溫度傳感器直接測(cè)量的 溫度來(lái)獲得用于核心溫度讀取的所需數(shù)據(jù)。
在從屬權(quán)利要求中公開(kāi)了本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和方面。
具體而言，第一和第二溫度傳感器與第一熱傳導(dǎo)常數(shù)熱耦合，其中， 第三和第四溫度傳感器與第二熱傳導(dǎo)常數(shù)熱耦合，而所述第一和第二溫度 傳感器之一與所述第三和第四溫度傳感器之一的任何和全部組合與至少比 所述第一和第二熱傳導(dǎo)常數(shù)中的最小值小十倍的熱傳導(dǎo)常數(shù)熱耦合。這是 另一個(gè)精心設(shè)計(jì)，因?yàn)橛袃蓚€(gè)基本獨(dú)立測(cè)量溫度的結(jié)構(gòu)。在所有情況下， 第一和第二傳感器耦合，第三和第四傳感器耦合，而其他組合之間的相互 耦合至少小十倍，優(yōu)選地至少小100倍。
有利地，第一和第二熱傳導(dǎo)常數(shù)基本相等。這提供了制造非常容易制 造的設(shè)備的機(jī)會(huì)。因?yàn)樵谶@種情況下，可以針對(duì)兩個(gè)子設(shè)備，即該設(shè)備的 兩個(gè)部分使用嚴(yán)格相同的材料和構(gòu)造，所述兩個(gè)部分中的一部分基本在第 一和第二傳感器之間，第二部分在第三和第四傳感器之間。顯然這非常容 易制造。其還具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，對(duì)于兩個(gè)子設(shè)備而言，熱傳導(dǎo)的任何變化都非常可能是類似的。這限制了其對(duì)測(cè)量精度的影響。
在實(shí)施例中，第一和第二溫度傳感器關(guān)于該結(jié)構(gòu)基本彼此相對(duì)。在另 一個(gè)實(shí)施例中，第三和第四溫度傳感器關(guān)于該結(jié)構(gòu)基本彼此相對(duì)。在每種 情況下，這將最大限度確保相應(yīng)的溫度傳感器對(duì)彼此相對(duì)靠近。這確保了， 或者至少允許每對(duì)傳感器之間的熱耦合是強(qiáng)的，而周圍部件的影響，尤其 是與另一 (對(duì))溫度傳感器的串?dāng)_最小化。
在具體實(shí)施例中，可以距第一側(cè)一定距離放置第一和/或第三溫度傳感 器并使其熱耦合到其上，可以距第二側(cè)一定距離放置第二和/或第四溫度傳 感器并使其熱耦合到其上，在每種情況下借助于具有高導(dǎo)熱性的導(dǎo)熱元件。 而且，可以借助具有高導(dǎo)熱性的導(dǎo)熱元件距該設(shè)備的結(jié)構(gòu)一定距離放置調(diào) 制器裝置并使其熱耦合到其上。有利地，熱的良導(dǎo)體包括諸如鋁或銅的金 屬，或諸如石墨的另一種材料。圍繞所述熱導(dǎo)體的該結(jié)構(gòu)的至少一部分可
以，且優(yōu)選由諸如泡沬塑料、kaptonTM等的絕熱材料制成。
在具體實(shí)施例中，該調(diào)制器裝置包括至少一個(gè)加熱器和/或冷卻器。這 是調(diào)制局部熱通量的非常實(shí)用的裝置。為了準(zhǔn)確計(jì)算核心溫度，第一和第 二傳感器之間的熱通量與第三和第四傳感器之間的熱通量之間的差異應(yīng)當(dāng) 相當(dāng)大，這意味著熱通量?jī)?yōu)選地至少有10%的不同。如下文將要描述的， 利用適當(dāng)?shù)臒嵬空{(diào)制器元件容易實(shí)現(xiàn)這種熱通量的差異。
在每種情況下，將至少一個(gè)加熱器和/或冷卻器的每一個(gè)放置在從被測(cè) 身體到周圍環(huán)境的熱流路徑中，該熱流路徑基本通過(guò)第一和第二溫度傳感
器延伸或通過(guò)第三和第四溫度傳感器延伸。例如，可以將這種加熱器或冷 卻器定位在第一側(cè)、第二側(cè)或該結(jié)構(gòu)內(nèi)部?？梢蕴峁┚哂锌勺児β实募訜?器和/或冷卻器，或多于一個(gè)的加熱器和/或冷卻器，在每種情況下都是為 了能夠相對(duì)于環(huán)境情況提高設(shè)備的魯棒性并從而提高其精確性。
在具體實(shí)施例中，所述冷卻器包括珀耳貼元件、可變散熱器、風(fēng)扇和/ 或蒸發(fā)器，優(yōu)選地具有蒸發(fā)液體容器。珀耳貼元件是一種緊湊而功能強(qiáng)大、 容易控制的冷卻器器具，其不需要任何介質(zhì)的流動(dòng)。風(fēng)扇和/或蒸發(fā)器，尤 其是其組合，是具有相對(duì)大的冷卻能力的非常簡(jiǎn)單的冷卻設(shè)備，尤其是使 用容易蒸發(fā)和/或諸如酒精等的具有高潛熱的蒸發(fā)流體時(shí)?？勺兩崞骺梢?包括具有高熱發(fā)射率的散熱器體和可動(dòng)遮蔽裝置，該遮蔽裝置可以在將散熱器體基本從周圍環(huán)境遮蔽的位置和散熱器體暴露于周圍環(huán)境的位置之間 切換。該遮蔽裝置優(yōu)選地包括絕熱材料。
在實(shí)施例中，散熱器包括至少第一散熱器部分，該第一散熱器部分可 以相對(duì)于第二散熱器部分和該結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)活動(dòng)。優(yōu)選地，第一散熱 器部分可轉(zhuǎn)動(dòng)或可平動(dòng)，或者兩者均可，從而將第二部分的變化區(qū)域與周 圍環(huán)境遮蔽開(kāi)，或兩者。這是可變散熱器的簡(jiǎn)單實(shí)施例，其與周圍環(huán)境進(jìn) 行可變接觸并從而能夠?qū)⒖勺兊臒嵬亢纳⒌街車h(huán)境。這轉(zhuǎn)而允許在對(duì) 應(yīng)的溫度傳感器達(dá)到不同溫度。
在實(shí)施例中，該加熱器包括珀耳貼元件或電阻加熱器。這些都是非常 有效，且常常非常簡(jiǎn)單、緊湊且容易控制的加熱器。
具體而言，設(shè)備包括Sp02和/或St02測(cè)量設(shè)備，所述加熱器包括所述 Sp02和/或St02測(cè)量設(shè)備的熱產(chǎn)生元件，具體而言是至少一個(gè)LED、熱敏 電阻器和/或集成電路。這是核心溫度測(cè)量設(shè)備和血液或組織氧合作用測(cè)量 設(shè)備的有利組合。這里，有利地，利用如下情形，即這些氧合作用傳感器 可以包括輻射源，如果將其熱耦合到該設(shè)備的(一個(gè)或多個(gè))溫度傳感器， 其可以充當(dāng)調(diào)制器裝置。具體而言，Sp02和/或St02測(cè)量設(shè)備包括至少一 個(gè)光源，優(yōu)選為至少一個(gè)LED和/或至少一個(gè)輻射測(cè)量設(shè)備和/或集成電路 (例如，用于處理相應(yīng)的測(cè)量信號(hào))，可以將其每者的熱產(chǎn)生用作調(diào)制器裝 置。
在實(shí)施例中，該調(diào)制器裝置包括用于改變第一和第二熱傳導(dǎo)常數(shù)的至 少一個(gè)的裝置。優(yōu)選地，該裝置包括用于改變第一側(cè)和第二側(cè)之間距離的 致動(dòng)器，更優(yōu)選地包括連接到第一和第二側(cè)之一且指向第一和第二側(cè)的相 對(duì)一個(gè)的尖針。在本實(shí)施例中，該設(shè)備之內(nèi)的熱耦合本身是局部可調(diào)節(jié)的， 即僅對(duì)一對(duì)溫度傳感器或以不同方式對(duì)兩對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)。具體而言， 通過(guò)提供用于改變第一側(cè)和第二側(cè)之間距離的致動(dòng)器，可以調(diào)節(jié)熱耦合。 例如，可以使該結(jié)構(gòu)的一部分可膨脹和可收縮，或包括(壓)電、機(jī)械等 致動(dòng)器。其還可以包括諸如銅或鋁的熱的良導(dǎo)體的針，該針的定位和尺度 使得該針熱連接到該結(jié)構(gòu)的部分之一，即，連接到溫度傳感器之一，而該 針的尖端距相對(duì)部分或傳感器一定的小(或零)距離并指向該相對(duì)部分或 傳感器。稍微改變?cè)摼嚯x，尤其是從零距離變?yōu)榉橇憔嚯x，將會(huì)顯著改變
8熱耦合常數(shù)。
在特殊實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)包括形狀向外彎曲的構(gòu)件，優(yōu)選地該結(jié)構(gòu)包 括形狀向外彎曲的構(gòu)件，優(yōu)選使得第一溫度傳感器所在的部分從第 一側(cè)突 出。通過(guò)這種方式，第一溫度傳感器將以適當(dāng)方式接觸要測(cè)量的對(duì)象，并 可以提供可靠的接觸。具體而言，可以提供一種構(gòu)件來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能，第一 溫度傳感器附著于其上或可附著于其上。優(yōu)選地,設(shè)置一種構(gòu)件，以便能 夠施加彈性力或恢復(fù)力，該力能夠?qū)⒌谝粋?cè)并從而將第一溫度傳感器壓到 對(duì)象上。
因此，有利地，所述構(gòu)件包括柔性材料，優(yōu)選地為彈簧，尤其是板簧。 這里，"柔性"表示在用人手指施加法向力時(shí)形狀發(fā)生可見(jiàn)的變化。該構(gòu)件 為柔性的優(yōu)點(diǎn)在于，例如，可以更容易地適應(yīng)要測(cè)量對(duì)象，尤其是人體(皮 膚)中的變化，諸如運(yùn)動(dòng)。
優(yōu)選地，所述構(gòu)件厚度基本均勻。在這種情況下，在該結(jié)構(gòu)中，尤其 是該構(gòu)件中，熱流量將更加均勻。這很大地簡(jiǎn)化了計(jì)算并允許相對(duì)簡(jiǎn)單的 逼進(jìn)以保持有效。
在實(shí)施例中，該構(gòu)件是分層的。優(yōu)選地，所述構(gòu)件包括kapton 或氯 丁二烯橡膠層，和/或在所述構(gòu)件的至少一個(gè)表面上包括熱的良導(dǎo)體層。這 種分層結(jié)構(gòu)允許在構(gòu)件第一側(cè)和第二側(cè)的溫度分布是均勻的。這同樣簡(jiǎn)化 了熱流量和計(jì)算并提高了溫度測(cè)量的精確度。這里，如果熱導(dǎo)體具有至少1 W/mK的熱傳導(dǎo)且優(yōu)選地包括金屬層，則該熱導(dǎo)體是良好的。此外，另一 層，優(yōu)選地是中間層，包括良好的絕熱體，諸如kaptonTM或氯丁二烯橡膠， 其結(jié)合了低熱傳導(dǎo)和期望的彈性。不排除其他材料。
在有利的實(shí)施例中，該設(shè)備包括用于將設(shè)備保持到對(duì)象上的穩(wěn)定位置 的保持構(gòu)造。盡管沒(méi)有這種保持構(gòu)造該設(shè)備也可能有用，例如人工將其保 持在期望位置，但提供這種保持構(gòu)造可以增加其有用性。在這種情況下， 可以使該設(shè)備無(wú)人值守，且其仍可靠地執(zhí)行其功能。具體而言，該保持構(gòu) 造包括圍繞該構(gòu)件的側(cè)壁和/或用于將該設(shè)備固定到對(duì)象的固定裝置，更優(yōu) 選地包括粘結(jié)層和/或捆帶。這種側(cè)壁對(duì)于為構(gòu)件提供預(yù)拉伸可能是有利 的，這對(duì)于與對(duì)象建立可靠接觸是有用的。此外，固定裝置優(yōu)選地包括粘 結(jié)層和/或捆帶，以便將該設(shè)備固定到對(duì)象。當(dāng)然，根據(jù)對(duì)象，可以考慮使用其他固定裝置。
在實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還包括計(jì)算單元，用于根據(jù)由第一到 第四溫度傳感器測(cè)量的相應(yīng)溫度計(jì)算身體核心溫度。在適當(dāng)?shù)那闆r下，該 調(diào)制器裝置是活動(dòng)的或激活的，以便在相應(yīng)的溫度傳感器組之間具有熱通 量差異。盡管該設(shè)備能夠提供相應(yīng)溫度讀數(shù)就足夠了，技術(shù)人員或一些外 部設(shè)備可以根據(jù)溫度讀數(shù)計(jì)算實(shí)際核心溫度，但在該設(shè)備中提供用于執(zhí)行 該任務(wù)的計(jì)算單元是有利的，因?yàn)檫@避免了這種人員或外部計(jì)算。
盡管技術(shù)人員可以容易地導(dǎo)出核心溫度公式，但作為背景信息，將在 附圖的描述中給出簡(jiǎn)單示例。
根據(jù)這些或類似計(jì)算，該設(shè)備也可用于根據(jù)由第一到第四溫度傳感器 測(cè)量的相應(yīng)溫度計(jì)算身體核心熱阻率，或使所測(cè)身體的熱阻率與例如所測(cè) 對(duì)象皮膚的血液灌流的生理參數(shù)相關(guān)聯(lián)。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的每種設(shè)備，能夠提供報(bào)警設(shè)備，如果溫度變得過(guò)高 或過(guò)低，報(bào)警設(shè)備發(fā)出報(bào)警信號(hào)。這可以涉及到所測(cè)身體部分的溫度，或 由調(diào)制器裝置引起的溫度，諸如在加熱器過(guò)熱的情況下。報(bào)警信號(hào)可以是 可見(jiàn)的、可聽(tīng)的或發(fā)送到更遠(yuǎn)觀察者的無(wú)線電信號(hào)等。
為該設(shè)備提供通信裝置，諸如因特網(wǎng)連接或無(wú)線電發(fā)射機(jī)，以向遠(yuǎn)方 位置提供信號(hào)或讀數(shù)也是一種選擇。
本發(fā)明還涉及一種溫度測(cè)量系統(tǒng)，其包括優(yōu)選以矩陣結(jié)構(gòu)提供的根據(jù) 本發(fā)明的多個(gè)設(shè)備。可以將該矩陣結(jié)構(gòu)或格柵實(shí)現(xiàn)為外殼或其他構(gòu)件。這 種溫度測(cè)量系統(tǒng)可以是有利的，這是由于將在身體部分上的有利位點(diǎn)上定 位至少一個(gè)設(shè)備來(lái)測(cè)量核心體溫。在實(shí)踐中，在適當(dāng)測(cè)量位置使得從設(shè)備 到內(nèi)核的距離得到最小化。可以人工找到這種適當(dāng)位置，但本發(fā)明的系統(tǒng) 將自動(dòng)在不同位置中提供多個(gè)系統(tǒng)，使得至少一個(gè)設(shè)備將靠近內(nèi)核。這種 設(shè)備將給出相對(duì)更精確和更快的結(jié)果。
己經(jīng)解釋了本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容，在附圖中將示出一些優(yōu)選但僅為示例 性且非限制性的實(shí)施例，在附圖中


圖1以側(cè)面正視截面圖非常示意性示出了本發(fā)明的設(shè)備1的實(shí)施例； 圖2示意性示出了稍微不同的實(shí)施例；圖3示意性示出了可以用作耳塞的該設(shè)備的另一實(shí)施例；
圖4以側(cè)面正視截面圖示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施
例；
圖5示意性示出了具有大量不同調(diào)制器裝置的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備；以
及
圖6以截面圖示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例。
圖1以側(cè)面正視截面圖非常示意性示出了本發(fā)明的設(shè)備1的實(shí)施例。 在此，2和3分別表示具有絕熱部分4的第一和第二結(jié)構(gòu)部分。 第一和第二絕熱體被分別表示為具有絕緣部分7的5和6。 還分別示出了第一到第四溫度傳感器8-la、 8-lb、 8-2a和8-2b。加熱 器被表示為9，設(shè)備1被放置在身體部分上，身體部分具有其間為虛擬界面 12的皮膚10和核心11。
在下文中將會(huì)把四個(gè)溫度傳感器統(tǒng)一表示為8，其可以是諸如熱電偶等 的任何適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳌蓚€(gè)傳感器位于設(shè)備1的皮膚側(cè)，即結(jié)構(gòu)部分3上 或中，兩個(gè)傳感器位于相對(duì)側(cè)，即結(jié)構(gòu)部分2上或中。注意，在將傳感器 直接放到絕熱體5和6上或其中的情況下，這些結(jié)構(gòu)部分2和3是任選的。 結(jié)構(gòu)部分2和3也可以由諸如金屬的熱的良導(dǎo)體制成，以確保在相應(yīng)傳感 器側(cè)溫度均勻。在這種情況下，將需要絕熱部分4來(lái)防止傳感器之間的串 擾?？梢杂衫缗輿i、橡膠或其他絕熱器制成部分4。
類似地，絕熱體5和6可以是諸如泡沫或各種其他塑料等的任何絕熱 體?？梢杂芍T如空氣的另一絕熱體分開(kāi)它們以節(jié)省材料和成本?；蛘?，且 優(yōu)選地，兩個(gè)絕熱體都是同一個(gè)絕熱體，之間沒(méi)有部分7。絕熱體5和6的 熱阻率應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定且已知，而絕熱部分7應(yīng)當(dāng)具有高的熱阻率，該熱阻率可 以是未知的和/或變化的，只要其比絕熱體5和6的熱阻率大得多即可。
加熱器9位于傳感器8-lb附近，但也可以位于傳感器8-la附近，甚至 在這些傳感器之間。注意，第一到第四的指稱僅僅是從加熱器或冷卻器或 其他調(diào)制器裝置的位置導(dǎo)出的。在這種情況下，加熱器9是簡(jiǎn)單的電阻線
盡管測(cè)量核心溫度的原理是測(cè)量各溫度并解熱力學(xué)方程，但下面仍將
ii給出一些背景技術(shù)。
兩個(gè)絕熱體5和6分別具有熱傳導(dǎo)和K2以及厚度h！和h2。如上所 述，這些值可以基本相等。將皮膚視為表面和虛擬界面之間的部分，在虛 擬界面以下認(rèn)為溫度等于核心溫度，皮膚的厚度為ho，熱傳導(dǎo)為Ko。此夕卜， 四個(gè)傳感器8測(cè)量相應(yīng)的溫度Tla、 T\b、 丁23和丁21)。
在穩(wěn)定狀態(tài)下，設(shè)備l左側(cè)部分中的熱通量，即從傳感器8-lb頂部到 傳感器8-la底部的熱通量與從8-la底部通過(guò)皮膚的熱通量相同，右側(cè)部分 情況類似。這里，將假設(shè)在設(shè)備1整體的下方，要確定的T恥和Ko是相同 的。在一些簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算之后得到<formula>formula see original document page 12</formula>
其中<formula>formula see original document page 12</formula>
優(yōu)選地，應(yīng)當(dāng)通過(guò)操作加熱器9，使得左右部分之間的熱通量差異非常 大，從而使得左右的溫度差的差異也非常大，尤其是在〖=1的情況下。 圖2示意性示出了稍微不同的實(shí)施例。
這里，如在所有附圖中那樣，用相同附圖標(biāo)記表示類似部分， 一般不 會(huì)進(jìn)一步介紹。在當(dāng)前所示的實(shí)施例中，部分13表示諸如CPU的一些額 外設(shè)備，例如用于計(jì)算核心溫度的計(jì)算單元。盡管不是獨(dú)立的專用加熱器， 這種額外設(shè)備也可以具有可用于加熱的已知或可控的功率。
圖3示意性示出了可以用作耳塞的該設(shè)備的另一實(shí)施例。該設(shè)備包括 Sp02和/或St02傳感器。
這里，14代表單個(gè)連續(xù)絕熱體，而15代表諸如LED或LED組合的光 源，16為光學(xué)傳感器。
絕熱體14可以是柔性構(gòu)件，設(shè)計(jì)其尺寸和形狀以便適合放入耳朵，并 能夠按壓溫度傳感器8-la和8-2a使其與耳朵的內(nèi)部接觸。絕緣體14可以 由例如kaptonTM、氯丁二烯橡膠等制成。
光源15可以是適于測(cè)量血液或組織氧合作用的光源，諸如能夠發(fā)射例如兩種不同波長(zhǎng)或充分寬范圍波長(zhǎng)的紅光的LED或LED組合。傳感器16 是能夠提供對(duì)應(yīng)于反射光強(qiáng)度的信號(hào)的光學(xué)傳感器。傳感器應(yīng)該能夠至少 在上述(一個(gè)或多個(gè))波長(zhǎng)測(cè)量強(qiáng)度，但其他波長(zhǎng)不受特定限制。
本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，其不僅測(cè)量臨床上重要的血液和/或組織氧合作 用，而且以比已知耳插入溫度敏感設(shè)備更高的精度提供核心溫度，所述已 知耳插入溫度敏感設(shè)備僅測(cè)量?jī)?nèi)耳壁的表面溫度或鼓膜溫度。
圖4以側(cè)面正視截面圖示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例。
這里，17代表保持結(jié)構(gòu)，18代表固定結(jié)構(gòu)，而19代表中央固定器。 絕熱體14是具有向外彎曲形狀的絕熱構(gòu)件，以便在傳感器和要測(cè)量對(duì)
象之間提供良好的熱接觸。絕緣體14可以是彈性的，諸如特定的橡膠，以
便即使在對(duì)象移動(dòng)或改變形狀等時(shí)也改善接觸。
借助于固定結(jié)構(gòu)18將絕熱體固定到保持結(jié)構(gòu)17上，所述固定結(jié)構(gòu)例
如可以僅僅是夾子、粘合劑等。中央固定器19引導(dǎo)絕熱體14從通過(guò)?？?br> 選地，可以提供兩個(gè)獨(dú)立的絕熱體14，每個(gè)都固定在保持結(jié)構(gòu)17中，或者
可以提供具有單個(gè)向外彎曲的絕緣體14，傳感器8-la和8-2a都被提供在同
一彎曲的外部上。也可以將加熱器/冷卻器9定位成嵌入保持結(jié)構(gòu)17中。
在這種情況下也將調(diào)制從身體到周圍環(huán)境的熱通量。
圖5示意性示出了具有大量不同調(diào)制器裝置的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。這
些裝置中的每個(gè)都可以單獨(dú)或以任何組合提供。
在這種情況下，結(jié)構(gòu)部分2和3之間有空氣，不過(guò)這不是必需的。 圖示的有珀耳貼元件20、散熱器21、第一風(fēng)扇22、第二風(fēng)扇23、具
有蒸發(fā)液體25的液體容器24、已蒸發(fā)液體的云26、導(dǎo)熱針27和可致動(dòng)間
隔體28。
珀耳貼元件是一種致密而高效的冷卻裝置或加熱裝置。注意，冷卻裝 置可能是有利的，因?yàn)橹辽僭诙虝r(shí)間和小區(qū)域內(nèi)皮膚容易經(jīng)得起低于核心 體溫的例如高達(dá)30。C的溫度，而45。C以上的溫度則是痛苦的體驗(yàn)，在大 多數(shù)情況下這種溫度將高于核心體溫不到10°C。因此，冷卻裝置提供了更 大的動(dòng)態(tài)范圍以及更加無(wú)噪聲和更準(zhǔn)確的測(cè)量。
散熱器21優(yōu)選地是具有一些遮蔽裝置(未示出)的可變散熱器，以便能實(shí)現(xiàn)兩種情況第一種情況，散熱器是被動(dòng)的，因?yàn)槠浔徽诒味荒芪?收熱量，第二種情況下除去遮蔽，其能夠吸收熱量。
可選地，如果提供了第一風(fēng)扇22，可以通過(guò)打開(kāi)或關(guān)閉第一風(fēng)扇22來(lái) 改變散熱器21的吸熱容量。風(fēng)扇22也可以自身提供冷卻能。
同樣情況對(duì)第二風(fēng)扇23也成立，所述第二風(fēng)扇23可以通過(guò)該設(shè)備提 供冷卻空氣流。此外或可選地，如果提供了具有諸如水或酒精等蒸發(fā)液體 的液體容器，液體蒸發(fā)可以通過(guò)蒸發(fā)所需的潛熱吸熱。第二風(fēng)扇23可以通 過(guò)吹走蒸發(fā)液體云26從而加快蒸發(fā)來(lái)支持這種蒸發(fā)。
針27提供了傳感器8-2a和8-2b之間的熱傳導(dǎo)，該熱傳導(dǎo)與8-la和8-lb 之間的不同，可以通過(guò)操作可致動(dòng)間隔體28改變?cè)摕醾鲗?dǎo)。有關(guān)的一點(diǎn)是 優(yōu)選地為諸如銅或銀的金屬的針的材料的熱傳導(dǎo)高于其周圍環(huán)境(在這種 情況下為空氣)的熱傳導(dǎo)。這樣熱傳導(dǎo)線集中在針27尖端附近，小的運(yùn)動(dòng) 就能夠顯著改變有效熱耦合。可以在諸如可膨脹設(shè)備或壓電設(shè)備的可致動(dòng) 間隔體28的幫助下引起這種小的運(yùn)動(dòng)。注意，在這種情況下，可以將傳感 器8-2a和8-2b稱為第一和第二溫度傳感器。
在可選實(shí)施例中，蒸發(fā)器23、液體容器24和第二風(fēng)扇23位于該結(jié)構(gòu) 外部。這常常是更有實(shí)際意義的方案，因?yàn)樵趫D5所示的實(shí)施例中，從該 結(jié)構(gòu)中去除蒸汽可能會(huì)有困難，因此蒸發(fā)器在蒸發(fā)方面可能有問(wèn)題。
在可選實(shí)施例中，可以將珀耳貼元件20放在外部。
圖6以截面圖示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例。
絕熱體被表示為29，還示出了獨(dú)立的絕熱體30和31，以及導(dǎo)熱體32 和33。
這里，將傳感器8-lb和8-2b定位為相對(duì)地更加遠(yuǎn)離傳感器8-la和8-2a。 例如，這可能對(duì)于針對(duì)應(yīng)用要求調(diào)整設(shè)備形狀以及在從不同傳感器到周圍 環(huán)境的熱通量中造成差異有利。
1權(quán)利要求
1、一種用于測(cè)量對(duì)象核心(11)溫度的設(shè)備，包括-具有相對(duì)于所述對(duì)象定位的第一側(cè)以及基本與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)的結(jié)構(gòu)(2、3、4、5、6、7；14；29、30、31、32、33)；-第一和第三溫度傳感器(8-1a、8-2a)，其以一定相互距離定位且均用于測(cè)量所述第一側(cè)的局部溫度；-第二和第四溫度傳感器(8-1b、8-2b)，其以一定相互距離定位且均用于測(cè)量所述第二側(cè)的局部溫度；其中，所述設(shè)備包括調(diào)制器裝置(9；13、15、16；20、21、22、23、24、27、28)，所述調(diào)制器裝置用于將所述第一溫度傳感器(8-1a)和第二溫度傳感器(8-1b)之間的局部熱通量改變到與所述第三溫度傳感器(8-2a)和第四溫度傳感器(8-2b)之間的局部熱通量不同的程度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一和第二溫度傳感器 (8-la、 8-lb)與第一熱傳導(dǎo)常數(shù)熱耦合，其中，所述第三和第四溫度傳感器(8-2a、 8-2b)與第二熱傳導(dǎo)常數(shù)熱耦合，而所述第一和第二溫度傳感器 之一與所述第三和第四溫度傳感器之一的任何和全部組合與比所述第一和 第二熱傳導(dǎo)常數(shù)中的最小值至少小十倍的熱導(dǎo)率恒定值熱耦合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述第一和第二熱傳導(dǎo)常數(shù)基 本相等。
4、 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，所述第一和第二溫度傳 感器(8-la、 8-lb)相對(duì)于所述結(jié)構(gòu)(2、 3、 4、 5、 6、 7; 14; 29、 30、 31、 32、 33)彼此基本相對(duì)。
5、 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，所述第三和第四溫度傳 感器(8國(guó)2a、 8-2b)相對(duì)于所述結(jié)構(gòu)(2、 3、 4、 5、 6、 7; 14; 29、 30、 31、 32、 33)彼此基本相對(duì)。
6、 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，所述調(diào)制器裝置(9; 13、 15、 16; 20、 21、 22、 23、 24、 27、 28)基本放置在包括所述第一和 所述第二溫度傳感器(8-la、 8-lb)以及其間的所述結(jié)構(gòu)(2、 3、 4、 5、 6、 7; 14; 29、 30、 31、 32、 33)的堆棧頂部。
7、 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，所述調(diào)制器裝置(9; 13、 15、 16; 20、 21、 22、 23、 24、 27、 28)包括至少一個(gè)加熱器(9; 13、 15、 16; 20)和/或冷卻器(20; 21、 22、 23、 24、 27、 28)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述冷卻器包括珀耳貼元件(20)、 散熱器(21)、風(fēng)扇(22、 23)和/或蒸發(fā)器，優(yōu)選地具有蒸發(fā)液體容器(24)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的設(shè)備，其中，所述加熱器包括珀耳貼元 件(20)或電阻加熱器(9)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7-9的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括Sp02 和/或St02測(cè)量設(shè)備(15、 16)，所述加熱器包括所述Sp02和/或St02測(cè) 量設(shè)備的熱產(chǎn)生元件，具體而言，是至少一個(gè)LED (15)、熱敏電阻器(16) 和/或集成電路。
11、 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，所述調(diào)制器裝置包括 用于改變所述第一和第二熱傳導(dǎo)常數(shù)中的至少一個(gè)的裝置，優(yōu)選地為用于 改變所述第一側(cè)和所述第二側(cè)之間的距離的致動(dòng)器(28)，更優(yōu)選地為包括 連接到所述第一和第二側(cè)之一且指向所述第一和第二側(cè)的相對(duì)一個(gè)的尖針(27)的設(shè)備。
12、 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，所述結(jié)構(gòu)(2、 3、 4、 5、 6、 7; 14; 29、 30、 31、 32、 33)包括形狀向外彎曲的構(gòu)件(14)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述構(gòu)件(14)包括柔性材 料，優(yōu)選地為彈簧，尤其是板簧。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的設(shè)備，其中，所述構(gòu)件(14)厚度 基本均勻。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述構(gòu)件(14)是分層的， 優(yōu)選地包括kaptonm或氯丁二烯橡膠層，和/或在所述構(gòu)件的至少一個(gè)表面 上包括熱的良導(dǎo)體層。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12-15的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，包括保持構(gòu)造(17)， 其用于將所述設(shè)備保持到所述對(duì)象上的穩(wěn)定位置，優(yōu)選地包括所述構(gòu)件(14)周圍的側(cè)壁(18)和/或用于將所述設(shè)備固定到所述對(duì)象上的固定裝 置(18、 19)，更優(yōu)選地包括粘結(jié)層和/或綁帶。
17、 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，還包括計(jì)算單元(13)，其被 布置成根據(jù)由所述第一到第四溫度傳感器(8)測(cè)量的相應(yīng)溫度計(jì)算所述身 體核心(11)溫度。
18、 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，還包括計(jì)算單元(13)，其被 布置成根據(jù)由所述第一到第四溫度傳感器(8)測(cè)量的相應(yīng)溫度計(jì)算所述身 體核心(11)熱阻率。
19、 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，還包括計(jì)算單元(13)，其將 所測(cè)身體的熱阻率與生理參數(shù)，尤其是與所測(cè)身體部分的皮膚(10)的血 液灌流關(guān)聯(lián)起來(lái)。
20、 本發(fā)明還涉及一種溫度測(cè)量系統(tǒng)，其包括優(yōu)選以矩陣結(jié)構(gòu)提供的 多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于測(cè)量核心(11)體溫的設(shè)備和系統(tǒng)，包括兩對(duì)溫度傳感器(8-1a、8-1b、8-2a、8-2b)，其間為結(jié)構(gòu)(2、3、4、5、6、7)，以及用于將通過(guò)一對(duì)(8-1a、8-1b)的熱通量改變?yōu)榇笥谕ㄟ^(guò)另一對(duì)(8-2a、8-2b)的熱通量的熱通量調(diào)制器(9)。通過(guò)用兩對(duì)溫度傳感器測(cè)量溫度，可以導(dǎo)出核心(11)體溫。該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了更多設(shè)計(jì)自由度，且其更容易制造，并給出更加準(zhǔn)確的核心溫度。
文檔編號(hào)G01K1/16GK101548164SQ200780044918
公開(kāi)日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月6日
發(fā)明者A·帕迪, A·昌, O·祖赫 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司