专利名称：温度测量探头的制作方法 预测性温度计包含出于测量例如人体部位的目标部位的温度的目的而与所述目标部位物理接触地放置的探头尖端。经由对探头尖端在相对于目标部位达到热平衡之前的温度上升进行实时分析来预测(估计)所述目标部位的温度。可在温度估计之前将所述探头尖端预先加热到预定温度。预测性温度计的制造的变化可能导致关于估计目标部位的温度的不准确性。
本发明提供一种用于測量例如人体部位的目标部位的温度的设备、系统及方法。本发明包含ー种经配置以物理接触目标部位且与可实施为手持式装置或个人计算机的主机装置通信的智能探头。所述主机装置(例如个人计算机)可计算、存储及显示所述目标部位的准确预测温度或在热平衡时的所測量温度。所述主机装置经配置以与各自具有独特且变化的操作特性的多个不同智能温度探头中的每ー者介接且按所述每ー者调适。每ー温度探头的ー组独特操作特性由在每ー相应温度探头与所述主机装置之间传达的包含过程模型的信息来表示。可參考上文所描述的权利要求书及下文所描述的图式来更好地理解本发明的目标及特征。所述图式未必按比例绘制，而重点通常放在图解说明本发明的原理上。在图式内，在所有各个视图中相似參考编号用于指示相似部件。相似部件之间的差异可致使那些相似部件各自由不同參考编号指示。不相似部件由不同參考编号指示。图IA图解说明手持式且通用串行总线供电的温度測量探头装置及实施为个人计算机的主机装置的第一实施例。图IB图解说明经设计以附接到探头托架中的温度測量探头的第二实施例。图IC图解说明经设计以计算及显示预测的所測量温度的温度測量探头的第三实施例。图2图解说明图IA及IB的温度测量探头的内部。图3A图解说明驻存于图IA及IB的温度測量探头内的核心电子电路的概念性框图。图3B到3E图解说明驻存于图IA及IB的温度测量探头内的任选电路的概念性框图。图4A图解说明热敏电阻的电阻与热敏电阻的温度之间的函数关系。图4B图解说明热敏电阻的温度与时间之间的关系。图4C图解说明表示根据温度相关性信息构造的过程的编程脚本470的实施例。图5图解说明温度探头、主机装置与电子医疗记录系统之间的信息交換。
第一电路路径包含经配置以用于将信息(数据)传达给驻存于装置110外部的第ニ电路路径(电路段)的至少ー个或ー个以上通信节点(未展示)。在所展示的实施例中，所述通信节点(未展示)电连接第一电路路径与电缆122。因此，经由通信节点、电缆122及USB连接器124将存储于第一电路路径的存储器中的信息传达给驻存于装置110外部的第二电路路径。在所展示的实施例中，第二电路路径(未展示)驻存于个人计算机150内，且通过凸式USB连接器124及凹式USB连接器154将存储于第一电路路径的存储器中的信息进ー步传达给第二电路路径。第二电路路径经配置以接收从装置110的第一电路路径传达的温度相关性信息。第二电路路径还经配置以测量及/或接收第一电路路径的电特性(电路測量数据)以便在采用温度相关性数据的同时执行对目标温度的估计。在一些实施例中，温度相关性信息包含使电特性与目标温度相关的过程模型的定义。所述过程模型将每ー特定装置110关于其特定设计及其特定制造的特性作为考虑因 素。这些特性包含装置110的电与热特性。装置110的每ー特定制造与制造特定因素相关联，举例来说，装置110内所使用的接合粘合剤/环氧树脂的量可能显著影响正由设备感测的温度改变的速率。在一些实施例中，所述探头包含位于探头尖端112a内的也称作探头加热器的加热器(參见图2)。所述探头加热器经设计以产生热量以便使探头温度升高到预定温度值。所述预定温度值经选择以等于小于预期目标温度值的温度值。关于为人体部位的目标，将预期目标温度等于或大于98华氏度。在一些实施例中，当探头温度达到预定值时，视觉指示器116a激活以指示装置110的就绪状态。当激活时，视觉指示器116a到116c投射预定色彩(举例来说，緑色)的光以指示所述探头经完全加热到预定温度且所述装置准备好用于估计目标部位的目标温度。因此，视觉指示器116a到116c中的一者可经指派以用作探头加热完成指不器。在典型的使用中，与目标部位物理接触地放置探头尖端112a且来自目标部位的热量流动到探头尖端112a中。随着所述热量流动，探头温度随时间増加。温度測量过程随时间以预定频率输入(取样)探头温度且在热平衡发生之前以算法确定估计目标温度。估计目标温度也称作预测目标温度。将温度測量过程实施为驻存于电子电路内的数字逻辑，所述电子电路驻存于装置110内或主机150内。在一些实施例中，将所述数字逻辑实施为存储于存储器中且引导处理器(CPU) 314 (參见图3A)的操作的软件。确定预测目标温度所需的时间量通常少于I分钟。达到热平衡所需的时间量通常为约5分钟。在确定预测目标温度时，探头温度取样的频率为至少每秒I个样本。在装置110确定预测目标温度之后，如果探头保持与目标部位物理接触，那么探头温度将即刻继续升高直到达到热平衡为止。在达到热平衡之后，探头温度的值即刻近似目标温度的值。在热平衡时探头温度的值也称作目标部位的手动完成或监视完成温度。温度测量过程包含电路测量数据采集部分及温度预测部分。获得并接着处理电路測量数据以在达到热平衡之前确定目标部位230的估计(预测)温度。在一些实施例中，装置110激活视觉指示器116a到116c以投射任选地为特定色彩(举例来说，蓝色)的光以指示温度测量过程的数据采集部分完成。因此，视觉指示器116a到116c中的一者可经指派以用作数据采集完成指示器。同样地，针对探測装置110在无主机装置150的辅助的情况下执行温度预测的实施例(參见图1C)，另ー视觉指示器116a到116c经激活以指示温度预测部分完成。同样地，在于热平衡时测量温度的情况下，另ー视觉指示器116a到116c经激活以指示在热平衡时的温度測量完成。因此，视觉指示器116a到116c中的一者可经指派以用作热平衡完成指示器。在一些情形中，在确定预测目标温度时，装置110经由连接电缆122电连接到主机150。在此使用情形中，主机150从装置110接收温度相关性信息且接收与预测目标温度相关联的电路测量数据。主机150结合温度相关性信息处理电路测量数据以便确定预测目标温度。经由也称作用户接ロ 156或显示器156的用户接ロ显示监视器156显示预测目标温 度。在其它使用实施例中，用通过连接122接收的电カ给装置110充电且将其与主机150拆开并与目标部位物理接触地放置。在获得充足电路测量数据以确定预测及/或热平衡温度之后，即刻将装置110附接到主机150并将电路测量数据及温度相关性传达给主机150以用于确定及显示预测及/或热平衡温度。在以上实施例中，装置110包含使得所述装置能够经由连接电缆122与主机150通信的有线线路(有线)通信节点(參见图3A到3C)。在其它实施例中，装置110代替地包含经由无线通信信道与主机150通信的无线通信节点。图IB图解说明经设计以附接到探头托架154中的温度測量探头装置110的第二实施例。如所展示，探头托架154经由通信电缆158电连接到个人计算机150。装置IlOb包含经设计以插入到探头托架154的上部侧中的连接器126。在被插入之后，装置110即刻电附接到探头托架154以经由由探头托架154及通信电缆158建立的通信信道在主机150与装置IlOb之间传送电カ及数据。驻存于装置112内的数字逻辑检测到探头托架154的附接及与探头托架154的拆开。在一些实施例中，在将装置IlOb与探头托架154拆开之后，装置IlOb可即刻起始加热器及/或温度预测算法的执行，此与任何按钮118a到118b的按压分离。在将装置IlOb附接到探头托架154之后，装置IlOb即刻经由探头托架154将任何电路测量数据及温度相关性信息传达给主机150。图IC图解说明经设计以计算及显示预测的所測量温度的温度測量探头IlOc的第三实施例110c。如所展示，装置IlOc的手柄部分包含小显示屏幕130。显示屏幕130经设计以显示由装置IlOc确定的预测或热平衡温度。装置IlOc的此实施例获得电路测量数据并使用温度相关性信息进ー步确定预测或热平衡温度。在其它实施例中，将主机装置150实施为基于便携式个人计算机的装置，例如手携式计算机(膝上型计算机)，或者实施为手持式计算装置。在又一些实施例中，将主机装置150实施为定制温度估计装置，像展示为上文所提及且也称作‘475专利的美国专利7，255，475的图I的手持式设备(图參考编号10)的装置一祥。如‘475专利中所展示，探头经配置以建立到温度估计设备(装置)的物理连接。不同于‘475专利中所展示的探头，本文中所描述的发明的探头经由通用串行总线连接而连接到手持式设备。像‘475专利的探头一样，可将本文中所描述的发明的探头实施为可拆卸地附接到主机150，而不管主机150如何实施。图2图解说明图1A、1B及IC的远端温度测量探头的内部视图。如所展示，温度测量探头的远端(尖端)112a的内部包含各自邻近于探头尖端112a的内侧壁安置的热敏电阻210及加热器220。热敏电阻210起电阻器的作用且经由电路段212a输入电流并经由电路段212b输出电流。热敏电阻的电阻是热敏电阻的温度的函数，且热敏电阻的温度是目标部位位置230处的目标温度的函数。目标部位位置230通常为人体部位的组织的集合。加热器220经由电路段222a输入电流并经由电路段222b输出电流。穿过加热器220的电流产生热量且提升探头尖端112a的温度。加热器220操作直到热敏电阻210指示热敏电阻210的温度已达到预定目标温度为止。图3A图解说明驻存于图IA到IC及2的温度测量探头112内的核心电子电路的 概念性框图。如所展示，也称作处理器314的中央处理单元(CPU) 314附接到系统总线312。所述系统总线使得CPU 314能够与也附接到系统总线312的其它组件介接。这些其它组件包含开关接口 316、视听接口 318、电力接口 320、通信接口 322、存储器324、加热器接口326、模/数(A/D)转换器328及热敏电阻接口 330。开关接口 316经设计以检测并传达与装置110相关联的事件。举例来说，开关接口 316检测与至少一个按钮118a到118b相关联的按钮按压事件。此外，开关接口 316检测装置110与托架154之间的附接或拆开事件。装置110可经配置以在按压按钮118a到118b之后或在将所述装置与托架154拆开之后即刻采取行动，例如起始加热器220的操作或起始温度预测算法的执行。装置110的充电的起始在将所述装置附接到托架154之后即刻发生。视听接口 318经设计以与装置110的用户通信。举例来说，如果起始加热器220的操作，那么将视觉及/或音频指示传达给用户。在一些实施例中，发光二极管116a到116c发射光以指示加热器220的操作。任选地，发射可听声音以指示加热器220的操作。同样地，将视觉及/或音频指示传达给用户以指示装置110达到目标温度、加热器220操作的终止、预测温度的确定及/或热平衡温度的确定。通信接口 322使得能够在装置110与主机150之间传达信息。所述传达可经由连接电缆122、经由托架154(如果适用)或经由无线通信信道(如果适用)进行。所传达的信息包含温度相关性信息及电路测量数据。所述通信接口充当通往通信节点的接口。在一些实施例中，所述通信节点经实施以经由有线线路通信信道进行通信，例如借助通用串行总线(USB)技术来实施。在其它实施例中，所述通信节点经实施以经由无线通信信道进行通信且经由根据(举例来说)IEEE802. 11、IEEE 802. 15或Zigbee 802. 15. 4通信标准设计的无线通信技术来实施。存储器324存储温度相关性信息及电路测量数据连同软件。所述软件包含控制装置110的操作的CPU指令及数据。所述软件引导CPU 314将命令发送到附接到系统总线312的其它组件并从所述其它组件接收状态信息。电力接口 320将电力供应到装置110。可经由连接电缆122、经由托架154(如果适用)或经由电容器(未展示)供应电力。包含电容器的实施例使得能够在经由连接电缆122附接到主机150或经由托架154附接到主机时给所述电容器充电。所述电容器使得装置110能够在与主机150及托架154 (如果适用)拆开时被供电。加热器接口 326使得CPU 314能够控制加热器220的操作。在一些实施例中，力口热器接口 326经启用而作为单芯片微计算机内的端口。CPU 314将命令写入到端口寄存器中，所述端口寄存器弓I导加热器接口电路将电流供应到加热器220。加热器220产生热量以便提升探头122的温度直到其达到预定温度为止。热敏电阻接口 330使得CPU 314能够控制热敏电阻210的操作。在一些实施例中，热敏电阻接口 330经启用而作为单芯片微计算机内的端口。CPU 314将命令写入到端口寄存器中，所述端口寄存器引导热敏电阻接口电路将 固定电流供应到热敏电阻210或跨越热敏电阻210供应固定电压。在一些实施例中，热敏电阻接口 330将固定电流供应到热敏电阻210。在与热敏电阻接口 330互操作时，模/数转换器328用于测量跨越热敏电阻210的差分电压。使用流过热敏电阻210的电流量结合所测量差分电压来确定热敏电阻210在一时间点的电阻(电阻=电压/电流)。在其它实施例中，热敏电阻跨越热敏电阻210施加固定电压以便测量穿过热敏电阻210的电流。流过热敏电阻210的所测量电流量结合所述固定电压指示热敏电阻210在一时间点的电阻。本发明的一些实施例并不包含所有前述组件。图3B到3E图解说明温度测量探头装置110的电力与通信电路的实施例的概念性框图。图3B图解说明经由通用串行总线(USB)接口 340供电的装置110的实施例。USB接口 340包含驻存于装置110内且可经由USB连接电缆122电附接到主机150的电子电路。也称作USB硬件340的USB接口 340经设计以在经由USB连接电缆122电附接到主机150时在装置110与主机150之间传送电力及数据。电力经由连接电缆122从主机150传送到USB接口组件340。数据经由USB接口组件340并经由USB连接电缆122从装置110传送至IJ主机150，且经由相同电路径从主机150传送到装置110。图3C图解说明图3B的进一步包含电容器346的实施例。电容器346使得装置110能够在与主机装置150电拆开时操作。经由USB接口 340供应的电力用于将电荷供应到电容器346。在将充足电荷供应到电容器346之后，即刻经由将USB连接电缆122与主机装置150拆开而将装置110与主机装置150拆开。接着探头装置150的用户自由地使装置110移动而更远离主机装置150以便使装置110与同人类目标相关联的目标部位物理接触。存储于电容器346内的电荷使得装置110能够执行加热且至少在与目标组位置的物理接触期间搜集电路测量数据。装置110可进一步执行预测温度或热平衡温度确定。在一些使用情形中，装置110可在将探头装置重新附接到主机装置150之前获得同与一个目标或与多个目标的多个物理接触相关联的多组电路测量数据。将电路测量数据结合温度相关性数据传送到主机装置以用于存储并处理成一个或一个以上温度值。那些温度值可为预测的及/或在热平衡时的温度。图3D图解说明图3C的进一步包含无线通信节点350的实施例。无线通信节点350使得装置110能够在不经由连接电缆122电附接到主机装置的情况下与主机装置150通信。电容器346经由电力接口 320将电力供应到无线通信节点350。在一些实施例中，无线通信节点350根据IEEE 802. IUIEEE 802. 15及Zigbee 802. 15. 4通信标准与主机装置150建立无线通信信道。图3E图解说明包含电池348及无线通信节点的装置110的实施例。像图3C到3D的先前所描述实施例一样，电池使得装置110能够以便携式方式使用。不同于先前所描述实施例，此实施例未必需要USB接口 340来从另一装置接收电力。可给所述电池预充电并将其插入到装置110中。此特征使得装置110能够不借助与另一装置(例如主机装置150)的电缆连接(例如USB电缆122连接)便具有电力。图4A图解说明热敏电阻210的实施例的电阻414与热敏电阻210的温度412之间的函数关系410。电阻414以欧姆为单位来测量且温度以(举例来说)华氏度为单位来测量。将热敏电阻210分类为根据负温度系数操作，此意味着热敏电阻210的电阻414依据其温度412的上升而降低。换句话说，热敏电阻的温度412越高，其电阻414就越低，且 热敏电阻的温度412越低，其电阻414就越高。在热敏电阻210的其它实施例中，热敏电阻210可根据不同于与所展示的关系410相关联的热敏电阻210的实施例的温度系数的温度系数操作。根据不同温度系数操作将导致其它热敏电阻的温度412与其电阻414之间的不同函数关系。此温度系数可等于负值(低于0. 0)或在一些情况下等于正值(高于0. 0)。图4B图解说明热敏电阻210的温度412与时间416之间的关系420。如所展示，探头尖端112a与具有高于探头尖端112a的温度的温度的目标部位230的物理啮合致使热量从目标部位230传送到探头尖端112a且致使在时间周期424内增加到探头尖端112a的温度412及探头尖端112a内的热敏电阻220的温度412。探头尖端112a的温度及热敏电阻210的温度412最终上升到略低于或等于目标部位230的温度的平衡温度值428。如所展示，热敏电阻温度412在时间416a等于较低温度值422且接着在称作动态上升时间周期424的时间周期424期间实质上上升。动态上升时间周期424包含各自分别与热敏电阻的温度值412a到412e相关联的时刻(时间点)416a到416e。动态上升时间周期424最终在达到在时间416f发生的热平衡温度428之后即刻终止。组合图4A到4B中的每一者中所图解说明的关系，显而易见，在与目标230物理接触地放置探头尖端112a时，热敏电阻220的电阻值在动态温度上升时间周期424期间实质上降低。将热敏电阻220在一时间周期内的电阻值之间的关系记录于电路测量数据内。所述电路测量数据表示第一电路路径的电特性的测量，其包含及/或指示依据时间416且在包含动态上升时间424的至少一部分的时间周期内热敏电阻220的电阻值414。温度相关性信息用于执行输入由电路测量数据提供的信息以便确定目标部位230的估计(预测)温度值的过程。温度相关性信息提供热敏电阻的电阻到热敏电阻的温度的映射，如图4A中所展示。结合电路测量数据(热敏电阻的电阻对时间数据)，确定热敏电阻的温度对时间的关系，如图4B中所展示。温度相关性信息进一步包含将热敏电阻温度对时间映射到热平衡时的预测(估计)热敏电阻温度的信息，且进一步包含将热平衡时的预测热敏电阻温度映射到热平衡时的探头温度的信息，且进一步包含将热平衡时的探头温度映射到目标温度的信息。
图4C图解说明表示根据温度相关性信息构造的也称作过程模型的过程的编程脚本470的实施例。脚本470为定义用于处理电路测量数据的过程的数字逻辑的集合。脚本470表达为像计算机编程语言的指令一样的一组指令且经设计以至少部分地运用电路测量数据与目标部位230的估计(预测)温度之间的关系。电路测量数据与在其内收集所述电路测量数据的时间周期内的特定时间点相关联。在时间周期424之前起始且在时间周期424之后终止电路测量数据收集。如所展示，脚本470的此实施例采用像C编程语言的语法一样的语法。脚本470定义命名为Temp_predict_procedure ()472的过程,所述过程存储于装置110的实施例的存储器324中。此过程用于确定与装置110的所述实施例物理接触的目标部位230的估计(预测)温度。所述过程存取由装置110在其与目标部位230物理接触时收集的电路测量数据。在一些实施例中，经由函数调用(例如在此脚本470中所采用的cmcLtempO函数调用478)库来存取电路测量数据。如所展示，此过程定义并设定(8)个脚本变量的初始值。在这些脚本变量中，(4) 个变量474a到474d用作在所述过程内运用以确定Temp_prediCt变量的值的数学表达式480内的常数数值系数值。过程470通过返回Temp_predict_variable 482而返回(输出)预测(估计)温度。在这些脚本变量中，(3)个变量476b到476d用作各自作为参数传递到cmd_temp ()函数478a到478c的值。cmd_temp ()函数478a到478c从与作为参数传递到其的时间值(476b到476d)相关联的电路测量数据(CMD)提取温度值。时间参数为在其内发生电路测量数据收集的时间周期内的偏移(以秒为单位)。举例来说，cmd_temp (I. 75)返回在时间上在起始电路测量数据收集时间周期之后
I.75秒发生的时间点的温度值。另一函数cmd_time(温度值)(此处未展示)返回在电路测量数据收集时间周期内测量的温度值的第一次发生的时间且如果适用那么返回下一发生的时间。脚本的其它实施例可获得并处理在不同于电路测量数据(CMD)的时间点的额外温度值。此外，脚本的其它实施例可采用其它C编程构造(例如IF、ELSE及ELSE IF语句)以基于从CMD检索的值更有条件地处理电路测量数据(CMD)。注意，脚本变量的值基于与脚本过程470相关联且存储脚本过程470的特定装置110的已知设计及制造特性而将热敏电阻的温度与目标部位230的估计温度之间的差作为
考虑因素。此方法的优点是每一单独设计及制造的装置110均可存储并将其自己的定制脚本传达给主机装置150。每一定制脚本反映每一探测装置110的设计及制造特质。如果与特定装置110相关联地开发更新及/或更有效的脚本，那么可将所述更新的脚本存储到所述特定装置110上且稍后由主机装置150运用(执行)所述脚本以便快速且准确地预测与装置110物理接触的目标部位230的温度。根据本发明，经由脚本的使用，温度预测不再限制于任何一个过程或与此过程相关联的数学模型的运用。可针对同一装置110开发及运用完全不同的过程及/或数学模型或者针对一组不同探头装置110中的每一者定制每一过程及/或数学模型。举例来说，可针对特定制造的装置110或针对类似设计的探头装置的类别随时间升级及细化温度估计过程，且使温度估计过程针对不同设计的探头装置110变化。此外，主机装置150将能够针对在主机装置150的商业发布之后设计及/或制造的装置110执行温度估计。图5图解说明温度探头110、主机装置150与电子医疗记录(EMR)系统500之间的信息交换。所述EMR系统包含在一些实施例中实施为数据库502的信息(数据)存储库502。将由装置110执行的温度测量传达给EMR系统500并存储到EMR系统500中。主机装置150经设计以使患者及测量信息的时间与由装置110执行的温度测量相关联。在一些实施例中，探头装置执行电路测量数据收集及温度预测两者，将此两者从装置 110传达给主机装置150。在其它实施例中，装置110执行从装置110传达给主机装置150的电路测量数据收集。


本发明涉及一种用于对例如人体部位的目标部位进行温度测量的设备、系统及方法。本发明包含一种经配置以物理接触目标部位且与可实施为手持式装置或个人计算机的主机装置通信的智能温度探头。所述主机装置可针对各自具有独特且变化的操作特性的多个不同智能温度探头中的每一者计算、存储及显示所述目标部位的准确预测温度或在热平衡时的实际温度。每一温度探头的一组独特操作特性由在每一相应温度探头与所述主机装置之间传达的信息来表示。