专利名称：深部组织温度探测器结构的制作方法Fox和Solman在1971年描述了一种用于无创测量深部组织温度的系统(Fox RH，Solman AJ. uK new technique for monitoring the deep body temperature in man fromthe intact skin surface, ” J. Physiol, 1971 年 I 月:212(2):第 8-10 页)。在图 I 的原理图中图示说明的系统通过间接手段使用特别设计的探测器估计体心温度，该特别设计的探测器被放置在受试者的皮肤上以停止或者显著中和通过皮肤部分的热流以便测量温度。探测器10的部件被容纳在外壳11中。Fox/Solman探测器10包括安装在热阻22的两侧上的两个热敏电阻20，热阻22可以由能够支撑热敏电阻20的绝缘材料层组成。探测器10还包括设置在探测器10的顶部的加热器24，在元件20、22和24之上。在使用中，探测器10被放置在其深部组织温度要被测量的人的皮肤区域上。通过搁置在人体上的探测器的底部表面26与皮肤接触，热敏电阻20测量热阻22两侧的温度差或者误差信号。误差信号被用来驱动加热器控制器30，其进而运行以通过引起加热器24提供正好足够的热量来均衡热阻22两侧的温度而将误差信号最小化。当热敏电阻20感测的温度相等或者接近时，没有热流通过探测器，并且由下部热敏电阻20通过温度计电路测量的温度等于DTT，温度计电路由放大器36和温度计38组成。探测器10实际上用作阻挡热流通过热阻22的隔热体；以相同方式运行的DTT探测器被称作“零热通量”(“ZHF”)探测器。由于加热器24运行以防止沿测量路径通过探测器的热损失，它经常被称作“防护加热器”。Togawa使用解决了通过皮肤的皮肤血流的强烈多维热传递的问题的DTT探测器结构改进了 Fox/Solman 的设计。(Togawa T. Non-Invasive Deep Body TemperatureMeasurement, Rolfe P(ed)Non-Invasive Physiological Measurements, 1979 年第 I 卷，学术出版社，伦敦，第261-277页)。图2中图示说明的探测器将阻挡垂直于人体的热流的ZHF探测器设计40封入具有盘状结构的厚铝壳42中，其也减少或者消除从探测器中心到边缘的径向热流。ZHF深部组织温度测量通过几种方式改进，主要是通过减小DTT探测器的大小和质量以改进反应和均衡时间，并且也通过增加探测器边缘周围的防护热以最小化径向热损失。然而，ZHF探测器通常昂贵并且是非一次性的，并且还没有被广泛地应用于临床使用，除了日本的心脏手术之外。探测器不能被有效地热消毒，尽管它们可以通过冷的杀菌溶液消毒。目前,基于原Fox和Solman设计的ZHF探测器包括软件和硬件改进。一种这样的ZHF探测器具有由多个分离的层组成的堆叠平面结构。这个设计的优点是宽度窄，这有助于最小化通过探测器侧边的热损失的径向温度差。这个探测器包括最佳阻尼加热器控制器，其通过使用PID (比例-积分-微分)方案而运行以保持加热器温度正好略高于皮肤的温度。小的温度差给控制器提供误差信号。虽然硬件设计不是一次性使用的，但是它提供对Fox/Solman和Togawa设计的大小和质量的一些基本改进。已经显示在手术期间将体心温度保持在正常范围内减少了手术部位感染的发生率，并且对于在手术之前、手术期间和手术之后监测病人体心温度是有利的。当然，对于病人的舒适性和安全性而言，都非常期望无创测量。使用支撑在皮肤上的探测器的深部组织温度测量为监测体心温度提供了精确且无创的手段。然而，Fox/Solman和Togawa探测器的大小和质量没有促进一次性使用。因此，它们在每次使用后必须消毒，并且储存以再次使用。因此，使用这些探测器测量深部组织温度可能提高与DTT测量相关的成本，并且可能增加病人之间交叉感染的风险。因此，有用的是在不牺牲DTT探测器的性能的情况下减小其大小和质量，以便促进一次性使用。
使用由支撑探测器的元件的柔性基底组成的支撑组件组成一次性使用的零热通量深部组织温度探测器。支撑组件具有多个部分，该多个部分可以被折叠在一起和/或被分开以形成多级ZHF结构。该多个部分支撑探测器的元件，包括被热阻层分开的热传感器，热阻层设置在相邻传感器支撑部分之间。优选地，至少一个部分支撑加热器。图I是包括ZHF探测器的深部组织温度测量系统的示意性方框图。图2是包括具有铝盖的ZHF深部组织温度探测器的第二现有技术深部组织温度测量系统的示意性侧视截面图。图3图示说明了 ZHF探测器的热测量支撑组件实施例，其由包括通过铰链接合的两部分的材料膜组成。图4图示说明了两部分朝彼此折叠的第一实施例。图5图示说明了两部分折叠在一起的第一实施例。图6是平面示出ZHF探测器的第二热测量支撑组件实施例的图，其由包括通过两个铰链接合的三部分的材料膜组成，其中各部分是打开的处于相同平面且其中膜的第一表面可见。图7是平面示出图6的材料膜的图，其中各部分是打开的处于相同平面且与其中膜的第二表面可见。图8是材料膜的透视图，其示出三部分如何折叠在一起。图9是平面示出用第二支撑组件实施例组装的DTT探测器的顶面的图。该图包括图示说明探测器管脚分配的表格。图10是从立面示出用第二支撑组件实施例组装的DTT探测器的截面图。图IlA和图IlB是第三支撑组件实施例的平面图和侧视图。图12A和图12B是第四支撑组件实施例的平面图和侧视图。

更多层隔热材料分隔开。优选地，传感器如图I和图2中所示被竖直地间隔开，并且它们还相对于竖直热通量的测量中心被水平地或径向地间隔开。基底至少支撑热传感器和分离隔热材料，并且它还可以支撑一个或更多个加热器。一旦形成之后，支撑组件即可以被并入DTT探测器的结构。DTT探测器的支撑组件的第一实施例在图3中图示说明。支撑组件200包括具有附属机构(未示出)的永久加热器(未示出)，并且被设计和制造成一次性使用的。支撑组件200包括在两侧上涂有铜并且被制作成两个盘形部分202和204的材料膜，两个盘形部分202和204在两个部分之间的公共边缘位置206处接合。盘形部分202和204分别包括主要的支撑表面203和205。主要的支撑表面203、205的相反侧上的表面(在这些图中不可见)支撑相应热电偶，其结点207、209在主要的支撑表面203、205的各中心处可见。信号引线211、213在结点207、209处被连接到热电偶，并且公共引线215被电耦合至热电偶。优选地，背面为压敏粘合剂(PSA)的0.001英寸厚的绝缘材料片，例如聚酰亚胺层(例如，Kapton⑧膜)，被设置在主要的支撑表面203、205中一个的相反侧上的一个表面上，并且支撑组件在公共边缘位置206处的折痕可以被折叠得像蛤蛘壳(clam shell)，如图4和图5所示。具有更大热阻的隔热材料也可以被置于表面203和205之间以减小支撑组件的灵敏度。当支撑组件被这么折叠时，热电偶被设置成堆叠的结构，隔热材料层被设置在其之间以提供热阻。铜盘是电连续的(导电的)；因此，每个热电偶的结点对两个盘是公共的，这使得可能从热电偶对中去除一根线。尽管探测器被设计成将径向热损失和径向温度差最小化，但是铜盘的中心的热电偶的置换将倾向于降低精确性的翅片效应(fin effect)最小化。在图3-图5中图示说明的第一支撑组件实施例中的热电偶可以与图I中图示说明的DTT探测器的其他元件组装，但是加热器组件在使用后可能被污染，并且一次性ZHF探测器设计期望避免病人之间的交叉感染。参考图6-图9，DTT探测器的支撑组件500的第二实施例包括被集成到支撑组件中的加热器。没有线被附接到该实施例，因为信号和电源引线均在组件的圆周上的连接器突舌上可得到。如在图6和图7中最佳看到的，支撑组件500包括柔性基底，优选为柔性的隔热材料板，其被形成为包括多个相连的部分。例如，具有相等直径的盘502、504和506的三个相连的桨形部分被形成并被对齐，使得他们的中心位于一条直线上。每个盘过渡到突舌以便支撑一个或更多个电引线。突舌分别用参考数字503、505和507表示。每个盘的内圆周与每个相邻的内圆周在正切于内圆的圆周并且与中心对齐线相交的点处相连。因此，外部盘502的内圆周在509处与内部盘504的圆周是连续的，并且外部盘506的内圆周在511处与内部盘504的圆周是连续的，511在内部盘504的圆周上与509直径相对。每个盘具有两个相反的盘形的主要表面。因此，外部盘502具有主要表面A和B，内部盘504具有主要表面C和D，并且外部盘506具有表面E和F。主要表面A、D和E在支撑组件500的一侧上；主要表面B、C和F在相反侧上。如从图6和图7看到的，加热器514例如通过在表面上沉积铜层并且之后蚀刻该铜层而形成在主要表面A上。蚀刻包括在突舌503上形成加热器的引线512，引线512终止于在突舌503的外边缘处的引脚513。蚀刻还将绝缘材料环510暴露在主要表面A的周边。主要表面C上的铜层515被蚀刻为将绝缘材料环516暴露在表面的周边。环516里面的铜膜盘517被用作热电偶518的一个元件。例如，热电偶518通过将绝缘的镍铬合金线519的一端软焊、铜焊或焊接到铜膜盘517来制造，优选但不必须在表面C的中心或者中心附近。镍铬合金线519的另一端被软焊、铜焊或焊接到镍铬合金引脚520，镍铬合金引脚520
安装至突舌505。在主要表面C上蚀刻铜还在突舌505上形成了热电偶518的铜部分的引线521和引脚522。另一个热电偶525被类似地制造在主要表面E上。蚀刻从主要表面B、D和F去除铜，使得那些表面上没有铜。在如此形成加热器514和热电偶518和525之后，支撑组件500可以被Z形折叠，如图8所示。优选地，部分502和504通过将主要表面B和C摆动到一起而在509处折叠，并且部分504和506通过将主要表面D和E摆动到一起而在511处折叠。折叠的支撑组件500如图9的俯视平面图中所示。在这方面，支撑组件500优选相对于进行深部组织温度读取的身体上的位置，通过使加热器514成为组件的顶部并使主要表面F成为底部而被取向。在这方面，突舌503、505和507通过折叠位置被对齐以便将所有引线和引脚对齐在合成突舌520的单侧上。优选地但不必须，合成突舌520被定向成使得对齐的引脚面向与主要表面A上的加热器相同的方向。图9中的表说明了引脚分配。在表格中，下部热电偶在主要表面E上并且上部热电偶在主要表面C上。合成突舌520上的连接器提供了到每个热传感器和加热器的电通道。压缩式连接器(不可见)可以被容纳在合成突舌520上。图10图示说明了根据第二实施例具有支撑组件500的DTT探测器结构的最终装配。在未折叠的组装件中，有三个圆盘和六个表面区域。通过折叠支撑组件形成的层被标示，如图中所示。这些层如下主要表面A是电加热器主要表面B是塑料膜主要表面C是支撑热传感器的铜层主要表面D是塑料膜主要表面E是支撑热传感器的铜层主要表面F是塑料膜组装的DTT探测器可以包括在组装期间附加到探测器结构的另外的层。例如，压敏粘合剂(PSA)层527可以设置在折叠的部分之间和顶部主要表面和底部主要表面上，并且绝缘层可以被设置在加热器上的PSA层上，并且另一 PSA层可以被设置在绝缘层顶部上。此外，释放衬板(release liner)可以设置在底部PSA层上，并且铝辐射屏蔽罩可以被支撑在顶部PSA层上。第二支撑组件实施例的图10中所示的DTT探测器的示例性实施例包括
16个单独的层。在下面的表I中示出的描述支撑组件的材料和结构和层的代表性尺寸图示
说明了用小竖直结构、低成本构造和柔性结构实现的一次性DTT探测器，柔性结构适于人
体上不同测量位置的不同轮廓。表I


本发明公开一种一次性零热通量深部组织温度探测器(500)，其使用具有多个部分(502、504、506)的支撑组件构造成，该多个部分在组装探测器期间被折叠在一起或被分成层。多个部分支撑探测器的元件，包括热传感器和在热传感器之间的热阻(517)。可选地，一个部分支撑加热器(514)。