專利名稱：零熱通溫度感測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種零熱通溫度感測裝置，用于測量物體的主體中心溫度。
背景技術(shù)：
已公開的專利申請DE3527942A1公開了一種溫度感測裝置，用于測量人或動物的主體中心溫度。感測裝置的一個側(cè)面必須定位為抵靠人類或動物身體的皮膚。在裝置內(nèi)部， 在垂直于傳感器與主體皮膚之間的接觸區(qū)域的部分以及在遠(yuǎn)離接觸區(qū)域的方向，按照敘述的次序，溫度傳感器包括第一溫度傳感器、熱絕緣體、第二溫度傳感器和加熱元件。如果溫度感測裝置定位為抵靠靠著主體的皮膚，那么第一溫度傳感器測量皮膚溫度。假定主體中心溫度高于環(huán)境溫度，那么在感測裝置中、在遠(yuǎn)離溫度感測裝置與皮膚之間的接觸區(qū)域的方向上存在下降的溫度梯度溫度感測裝置內(nèi)部具體位置距離接觸區(qū)域越遠(yuǎn)，則具體位置處的溫度越低。特別地，熱絕緣體在這個梯度中產(chǎn)生相當(dāng)大的階梯。因此， 第二溫度傳感器將會測量出低于第一溫度傳感器的溫度。由于下降的溫度梯度的結(jié)果，在遠(yuǎn)離接觸區(qū)域的方向?qū)⒋嬖诖┻^溫度傳感器的熱通。注意到在人類以及動物身體內(nèi)都存在溫度梯度。主體中心比皮膚具有更高的溫度。從主體中心朝向皮膚存在熱通。將溫度感測裝置靠著主體皮膚定位影響感測裝置下方的皮膚的溫度。由于溫度感測裝置的局部絕緣作用，感測裝置下方的皮膚部分將會變得更熱。因此，身體內(nèi)的熱通將減小。由于裝置自身的溫度梯度的結(jié)果，仍然存在穿過溫度感測裝置的熱通。溫度感測裝置不會充當(dāng)完美的絕緣體，并且因此使得皮膚溫度始終低于主體中心溫度。第一溫度傳感器與第二溫度傳感器的測量溫度之間的差是對于從接觸區(qū)域朝向溫度感測裝置頂部的熱通的考量。該感測的溫度差被用于控制加熱元件。如果傳感器的頂部被加熱，那么感測裝置內(nèi)部由熱絕緣所形成的溫度梯度會部分消失。由此，從溫度感測裝置與身體的皮膚之間的接觸區(qū)域朝向感測裝置的頂部的熱通減小。由此，身體的皮膚變得更熱并且更接近主體中心溫度。加熱元件將會被加熱，直到第一溫度傳感器與第二溫度傳感器的測量溫度之間的差將變得非常小并且基本上等于零。如果第一溫度傳感器和第二溫度傳感器的測量溫度之間差是零，那么溫度感測裝置內(nèi)部的熱通也將是零。如果沒有穿過溫度感測裝置的熱通，那么從主體到溫度感測裝置的熱通也將接近于零。如果在主體與溫度感測裝置之間沒有熱通，那么可假定溫度感測裝置具有與主體中心相同的溫度。然而，公知的是，引用文獻(xiàn)的溫度感測裝置不夠精確。特別是在臨床環(huán)境中，重要的是精確感測到主體中心溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種更精確地測量對象的主體中心溫度的零熱通溫度感測
直ο
5
發(fā)明的第一方面提供了如權(quán)利要求1中要求保護(hù)的零熱通溫度感測裝置。本發(fā)明的第二方面提供了如權(quán)利要求15中要求保護(hù)的主體溫度檢測設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明第一方面的零熱通溫度感測裝置是用于感測對象的主體中心溫度的感測裝置。零熱通溫度感測裝置包括具有第一側(cè)面和第二側(cè)面的層。在使用中，第一側(cè)面最靠近對象。所述層的第二側(cè)面設(shè)置成與第一側(cè)面相反。在使用中，所述層用于響應(yīng)于從第一側(cè)面到第二側(cè)面的第一方向上的第一熱通獲取所述層上的第一溫度差。零熱通感測裝置還包括第一梯度傳感器，用于在所述層的第一側(cè)面檢測第二方向上的第二溫度差。第二方向從層的第一側(cè)面的第一邊界延伸到第一側(cè)面的第二邊界。零熱通感測裝置還包括第一熱通調(diào)節(jié)器，其設(shè)置在所述層的第一側(cè)面。熱通調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成用于改變在所述層的第一側(cè)面在第二方向上的第二熱通。改變第二熱通導(dǎo)致影響第二溫度差。零熱通感測裝置還包括熱通調(diào)節(jié)器控制器，用于基于感測到的第二溫度差來控制第一熱通調(diào)節(jié)器。熱通調(diào)節(jié)器控制器控制第一熱通調(diào)節(jié)器，從而使得第二溫度差的絕對值減小。由于溫度感測裝置與對象的表面之間的接觸區(qū)域的末端點的熱量損失的結(jié)果，零熱通溫度感測裝置在層的下方、在橫向具有溫度梯度。層的第一側(cè)面的溫度梯度的另一個原因是在主體中心溫度被檢測的對象的頂層中的橫向上的溫度梯度。在對象的內(nèi)部，在遠(yuǎn)離對象與溫度感測裝置相接觸區(qū)域的橫向存在熱通。層下方的溫度梯度對溫度裝置的準(zhǔn)確性有負(fù)面影響。如果還存在由于溫度梯度導(dǎo)致的熱通，那么層的第一側(cè)面處的溫度仍然不確切地代表主體中心溫度。在這樣的條件下，溫度感測裝置的溫度等于主體中心溫度的假定是錯誤的。此外，用于測量層的第一側(cè)面的特定位置的溫度的溫度傳感器具有大于零的尺寸。如果在第一側(cè)面上具有溫度梯度，那么溫度傳感器會同樣受到這個梯度的影響并且測量傳感器的最熱點與傳感器的最冷點之間的溫度。根據(jù)發(fā)明第一方面的溫度梯度傳感器測量層的第一側(cè)面是否存在均勻的溫度或者是否存在溫度差。如果層的第一側(cè)面的橫向上存在溫度梯度，那么在從較高溫度到較低溫度的方向上存在熱通。熱通調(diào)節(jié)器能夠通過增加或者吸取熱量來影響熱通。如果溫度梯度在熱流調(diào)節(jié)器的方向下降，那么熱通調(diào)節(jié)器增加熱量并且結(jié)果導(dǎo)致絕對溫度差變得更小或者基本上等于零。如果溫度梯度在熱通調(diào)節(jié)器的方向升高，那么熱通調(diào)節(jié)器吸取熱量，以便獲得更小的絕對溫度差或者獲得基本等于零的絕對溫度差。如果層下方的溫度分布在橫向上變得更加均勻，那么橫向方向上的熱通更小。這導(dǎo)致了層的第一側(cè)面的溫度至少更等于主體中心溫度。此外，定位在層的第一側(cè)面上的每個溫度傳感器都受到溫度傳感器內(nèi)部的較小溫度差的影響并且由此更精確地測量溫度。因此，通過影響層的第一側(cè)面上的溫度分布使得分布變得更加均勻，那么主體中心溫度的測量值精確性提高。應(yīng)當(dāng)注意的是，第一熱通調(diào)節(jié)器可以是加熱器、冷卻器或者加熱器與冷卻器的組

層的第一側(cè)面是具有有限尺寸的平面。平面終止的位置稱為邊界。第一側(cè)面的邊界的其它描述是第一側(cè)面的邊緣、第一側(cè)面的末端位置、或者第一側(cè)面的界限。第二方向從第一邊界延伸到第二邊界。這意味著第二方向基本上沿循著第一側(cè)面的平面的方向并且基本上平行于第一側(cè)面的平面。然而，如果零熱通溫度感測裝置與對象的彎曲表面相接觸，第一側(cè)面可以是彎曲的。第二方向可沿循著彎曲表面或者第二方向沿循著從第一側(cè)面的第一邊界朝向第一側(cè)面的第二邊界延伸的線。簡略地，“用于響應(yīng)于第一熱通而獲取層上第一溫度差的層”在本文這部分的后續(xù)中被稱為熱絕緣體。盡管該層在“防止任何熱量流過層”的意義上并非熱絕緣體，但是它被稱為絕緣體的原因是該層用于響應(yīng)于第一熱通而獲取層上的第一溫度差。如果熱通流過導(dǎo)熱良好的材料，那么在材料的第一側(cè)面與材料的第二側(cè)面之間不會存在溫度差。因此，層部分地具有絕緣體的特性并且部分地允許熱通通過層。在實施方式中，零熱通感測裝置還包括第二梯度傳感器，用于檢測第二溫度梯度， 更具體地是檢測第一方向上的第二溫度差。零熱通感測裝置還包括設(shè)置在熱絕緣體第二側(cè)面的第二熱通調(diào)節(jié)器。第二熱通調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成影響第一熱通從而使得第一熱通改變并且由此改變第二溫度差。熱通調(diào)節(jié)器控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成通過利用感測到的第二溫度差來控制第二熱通調(diào)節(jié)器。熱通調(diào)節(jié)器被控制為使得感測到的第二熱通的絕對值降低。在另一個實施方式中，零熱通調(diào)節(jié)器具有定位在熱絕緣體第二側(cè)面的附加熱絕緣體。第二熱通調(diào)節(jié)器被定位在熱絕緣體與附加熱絕緣體之間并且被夾在它們之間。設(shè)置用于增大零熱通調(diào)節(jié)器的效率的附加熱絕緣體是有利的。第二熱通調(diào)節(jié)器必須增加或者吸取熱量以使得第一方向上的第一熱通被影響，并且如果第二熱通調(diào)節(jié)器將熱量增加到零熱通溫度感測裝置的環(huán)境或者從環(huán)境吸取熱量的話是低效的。在另一個實施例中，零熱通感測裝置的第一溫度梯度傳感器包括第一溫度傳感器和第二溫度傳感器。第一溫度傳感器和第二溫度傳感器被定位在熱絕緣體的第一側(cè)面并且測量第一位置和第二位置的溫度。第一位置和第二位置在第二方向上移動。第二溫度傳感器定位在第一溫度傳感器與第一熱通調(diào)節(jié)器之間。使用兩個溫度傳感器來測量溫度差是感測溫度差的非常實用且高效的方法。熱通調(diào)節(jié)器控制器控制熱通調(diào)節(jié)器以便減小第一溫度差的絕對值。這需要反饋環(huán)，其中控制熱通調(diào)節(jié)器的效果可以通過第一溫度梯度傳感器來考量。如果第二溫度傳感器被定位在第一溫度傳感器與第一熱通調(diào)節(jié)器之間，那么第一溫度梯度傳感器最能夠測量出由于第二熱通的改變所導(dǎo)致的第一溫度差變化的影響。在另一個實施方式中，如果第二溫度傳感器測量到低于第一溫度傳感器的溫度， 那么熱通控制器命令第一熱通調(diào)節(jié)器增加熱量，或者如果第二溫度傳感器測量到高于第一溫度傳感器的溫度，那么熱通控制器命令第一熱通調(diào)節(jié)器吸取熱量。如果第一溫度傳感器的第一位置的溫度高于第二傳感器的第二位置的溫度，那么第二熱通大約沿循著從第一位置到第二位置的線。這意味著第二熱通也朝向第一熱通調(diào)節(jié)器流動。在這種情況下，在第一熱通調(diào)節(jié)器的位置增加熱量是有利的，這導(dǎo)致了在第一熱通調(diào)節(jié)器直接相鄰處遠(yuǎn)離第一熱通調(diào)節(jié)器的熱通。這個局部熱通在第二溫度傳感器的方向上傳導(dǎo)熱量并且由此第二位置的溫度增大。因此，在這種情況下增加熱量導(dǎo)致了由第一溫度梯度傳感器所測量的第一溫度差的絕對值更低。因此，橫向熱量損失更少并且溫度感測裝置更精確地檢測。在另一個實施方式中，零熱通溫度感測裝置具有第三溫度傳感器。第三溫度傳感器被定位在熱絕緣體的第二側(cè)面上并且檢測熱絕緣體第二側(cè)面上的溫度。第二溫度梯度傳感器使用第三溫度傳感器與第一溫度傳感器或者第二溫度傳感器中的一個的結(jié)合來檢測第二溫度差。第二溫度梯度傳感器測量第一方向上的第二溫度差。第一側(cè)面的溫度與第二側(cè)面的溫度之間的差因此是第二溫度差。第一側(cè)面的溫度由第一溫度傳感器感測的溫度所表示，或者它由第二溫度傳感器感測的溫度表示，或者由第一溫度傳感器和第二溫度傳感器所感測的溫度的合并值表示。第二側(cè)面的溫度由第三溫度傳感器感測的溫度表示。在第一溫度梯度傳感器中以及第二溫度梯度傳感器中使用第一溫度傳感器和第二溫度傳感器是有利的。這是溫度傳感器在零熱通溫度感測裝置中的有效使用。在實施方式中，第一熱通調(diào)節(jié)器被定位在熱絕緣體的第一側(cè)面的一個邊界上。如前所述，第一溫度差是溫度感測裝置與對象的表面之間的接觸區(qū)域的邊界處的橫向熱量損失的結(jié)果。如果第一熱通調(diào)節(jié)器被定位在這些邊界中的一個或多個上，那么熱量損失不再是在橫向方向上流動的第二熱通的結(jié)果，而是由第一熱通調(diào)節(jié)器所產(chǎn)生的熱量的結(jié)果。熱通調(diào)節(jié)器在這些位置相對于第二熱通的作用是絕緣體。它導(dǎo)致了熱絕緣體的第一側(cè)面上更小的第一溫度差。在實際的實施方式中，使第一熱通調(diào)節(jié)器沿著熱絕緣體的第一側(cè)面的整個邊界設(shè)置是有利的。這完全地防止了橫向上的熱損失。在另一個實施方式中，熱絕緣體具有一個或多個特性。第一個特定特性是熱絕緣體的導(dǎo)熱性相比對象頂層的導(dǎo)熱性不會偏離超過10 倍。最大的偏離系數(shù)10是有利的，原因是具有第一導(dǎo)熱性的材料轉(zhuǎn)變到具有第二不同導(dǎo)熱性材料導(dǎo)致了在過渡部附近或者過渡部處的熱通量轉(zhuǎn)彎。例如，如果熱通流進(jìn)具有很低導(dǎo)熱性材料的方向，那么熱通在到達(dá)具有很低導(dǎo)熱性材料之前在層中彎向左方或者右方。彎曲到橫向上的熱通引起了不想要的橫向熱損失以及不精確的溫度測量。如果第一導(dǎo)熱性與第二導(dǎo)熱性處于相同量級，那么熱通方向不會受到從第一導(dǎo)熱性到第二導(dǎo)熱性過渡的影響。這在零熱通溫度感測裝置中是有利的，原因是溫度檢測的準(zhǔn)確性很大程度依賴于對象的頂層中的熱通走過的路徑。第二個特定特性是熱絕緣體的導(dǎo)熱性低于對象頂層的導(dǎo)熱性。為了精確的測量， 如果熱絕緣體的第一側(cè)面由于從對象的主體中心流到熱絕緣體第一側(cè)面的熱量而被對象所加熱是有利的，并且如果該熱量隨后流到熱絕緣體第二側(cè)面是不利的。因此，如果熱絕緣體的導(dǎo)熱性低于對象頂層的導(dǎo)熱性，則從對象的主體中心流到第一側(cè)面的熱量要多于隨后流到熱絕緣體第二側(cè)面的熱量的量。第三個特定特性是熱絕緣體是柔性材料制成的。主體中心溫度被感測的對象并不總是具有平坦表面。例如，零熱通溫度感測裝置可以被用于感測人的稍微彎曲的頭部的主體中心溫度。因此，有利的是使熱絕緣體由可柔性材料制成從而使得當(dāng)零熱通溫度感測裝置與對象接觸的時候零熱通溫度感測裝置沿循著對象的表面。對于精確的主體中心溫度測量而言，需要良好的接觸。如果零熱通溫度感測裝置沒有良好地與對象表面相接觸，那么過多熱量可能會在橫向上損失。第四個特定特性是熱絕緣體被構(gòu)造成它不吸收流體。例如，零熱通溫度感測裝置被用于測量人的主體中心溫度。人會由于相對較高的環(huán)境溫度而流汗，并且可以預(yù)料到人的皮膚在零熱通溫度傳感器與皮膚相接觸的位置開始流汗。如果材料吸收流體，那么熱絕緣體的導(dǎo)熱性會極大地增加。如前所述，熱絕緣體過高的導(dǎo)熱性會導(dǎo)致主體中心溫度測量不精確。
在實際的實施方式中，熱絕緣體的材料是氯丁橡膠(聚氯乙烯)。如果零熱通溫度感測裝置用于測量人的主體中心溫度的話，氯丁橡膠滿足全部四種情況。實際材料的其它示例是三元乙丙橡膠(EPDM)、聚偏氟乙稀(PVDF)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、丙烯酸甲酯 (EMA)、乙烯乙烯醋酸共聚物(EVA)以及聚烯烴。在實施方式中，零熱通溫度感測裝置在熱絕緣體的第一側(cè)面包括溫度傳感器以測量熱絕緣體第一側(cè)面的溫度。如果一些條件被滿足，由溫度傳感器感測的溫度可以表示對象的主體中心溫度。零熱通溫度感測裝置包括判定裝置，用于判定感測的溫度是否可靠地表示主體中心溫度。在特定實施方式中，只有一個隨后的條件需要被滿足，在另一個特定實施方式中，兩個隨后條件都需要被滿足。第一個條件是由溫度傳感器當(dāng)前感測的溫度相比預(yù)定數(shù)目的先前上述感測的溫度的平均值不會偏離超過預(yù)定第一閾值。如果這個條件滿足，感測的溫度可被認(rèn)為是穩(wěn)定的，這表示在對象與零熱通溫度傳感器之間達(dá)到熱平衡。如果實現(xiàn)熱平衡，那么感測到的溫度是主體中心溫度的可靠表示。在實際的實施方式中，第一閾值為ιοΛ第二個條件是由第二溫度梯度傳感器感測的第二溫度差的絕對值小于第二閾值。 如果第二溫度差的絕對值足夠小，那么第一熱通也小。如果第一熱通小，那么熱絕緣體第一側(cè)面的溫度接近于對象主體的主體中心溫度。在實際的實施方式中，第二閾值數(shù)值為10人在另一個實施方式中，零熱通溫度感測裝置還包括一裝置，用于向使用者提供在熱絕緣體第一側(cè)面感測到的溫度是否是對象的主體中心溫度的可靠表示。零熱通溫度感測裝置的使用者通常是醫(yī)學(xué)專家，它們需要人體的可靠溫度信息，以便決定人體的治療方法。 基于不可靠的溫度所作出的決定是不希望的并且可能是危險的。因此，向使用者提供有關(guān)感測的主體中心溫度的可靠性的反饋以便防止不期望或者危險的情況。在實施方式中，零熱通溫度感測裝置還包括熱質(zhì)量檢測器。熱質(zhì)量檢測器用于檢測熱絕緣體第一側(cè)面的熱質(zhì)量的存在。熱質(zhì)量基于在熱絕緣體第一側(cè)面感測的熱阻檢測。 如果感測到的熱阻高于預(yù)定閾值熱阻，那么熱質(zhì)量檢測器判定熱質(zhì)量是存在的。通過基于調(diào)節(jié)信號控制第一熱通調(diào)節(jié)器以便獲得調(diào)節(jié)的第二熱通以及通過對由第一溫度傳感器和/ 或第二溫度傳感器感測的溫度進(jìn)行分析，熱阻被感測到。第一溫度傳感器和/或第二溫度傳感器所感測的溫度被分析，從而基于調(diào)節(jié)信號發(fā)送到由第一溫度傳感器和/或第二溫度傳感器所感測到的溫度，估算出第一熱通調(diào)節(jié)器與第一溫度傳感器和/或第二溫度傳感器之間的熱阻。熱質(zhì)量是主體中心溫度要被測量的對象。如果熱質(zhì)量存在，那么零熱通溫度感測裝置可被操作從而感測主體中心溫度。熱質(zhì)量檢測器可通告熱通控制器零熱通感測裝置 “在使用”，從而使得熱通控制可以完成它的操作。在沒有熱質(zhì)量的情況下，熱質(zhì)量檢測器可以命令零熱通溫度感測裝置的多個部件進(jìn)入備用狀態(tài)。因此，熱質(zhì)量檢測器可被用于使得零熱通溫度感測裝置的操作的自動化。在另一個實施方式中，零熱通溫度感測裝置還包括一裝置，用于向使用者提供有關(guān)在熱絕緣體第一側(cè)面的熱質(zhì)量的存在的反饋。零熱通溫度感測裝置的精確工作同樣依賴于感測裝置的適當(dāng)使用。如果感測裝置沒有良好地連接到人體皮膚，那么零熱通感測裝置不會精確地檢測主體中心溫度。有利的是，告知感測裝置的使用者有關(guān)檢測到不存在熱質(zhì)量，以便警告使用者傳感器的使用不精確。此外，在病人的主體中心溫度被遠(yuǎn)程監(jiān)測的醫(yī)學(xué)背景中，有利的是，位于與病人不同的其它位置的醫(yī)學(xué)專家接收到有關(guān)零熱通溫度感測裝置與病人皮膚之間正確接觸的信息。在實施方式中，零熱通溫度感測裝置還包括第一熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器。第一熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器被設(shè)置成臨近第一熱通調(diào)節(jié)器。零熱通溫度感測裝置還包括安全裝置。安全裝置防止零熱通溫度感測裝置的一部分變得比第一安全溫度熱并且防止零熱通溫度感測裝置的一部分比預(yù)定的第二安全溫度冷。如果感測到的第一熱通調(diào)節(jié)器的溫度高于第一安全溫度，那么安全裝置減小通過第一熱通調(diào)節(jié)器進(jìn)行的熱量增加，或者如果第一熱通調(diào)節(jié)器感測到的溫度低于第二安全溫度，那么安裝裝置減小通過第一熱通調(diào)節(jié)器進(jìn)行的熱量吸取。如果零熱通溫度感測裝置被用于測量動物或者人體的主體中心溫度，那么感測裝置必須與動物或者人體的皮膚相接觸。如果感測裝置變得過熱或者過冷，那么皮膚可能被損壞。如果感測裝置長時間過熱或者過冷，那么損壞甚至?xí)蟆Ｆ谕哂蟹乐惯@種零熱通溫度感測裝置部件的溫度過高或過低的裝置。零熱通溫度感測裝置具有主動部件，其增加熱量或者吸取熱量，即第一熱通調(diào)節(jié)器。通過防止第一熱通調(diào)節(jié)器在第一安全溫度之上的過熱以及通過防止第一熱通調(diào)節(jié)器變得比第二安全溫度更冷，零熱通溫度感測裝置的部件不會變的過熱或者過冷。在另一個實施方式中，第二熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器被設(shè)置成臨近第二熱通調(diào)節(jié)器。第二熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器檢測第二熱通調(diào)節(jié)器的溫度。安全裝置還被構(gòu)造成如果第二熱通調(diào)節(jié)器的感測溫度高于第一安全溫度，則減小通過第二熱通調(diào)節(jié)器進(jìn)行的熱量增加。安全裝置還被構(gòu)造成如果第二熱通調(diào)節(jié)器的感測溫度低于第二安全溫度，則減小通過第二熱通調(diào)節(jié)器進(jìn)行的熱量吸取。第二熱通調(diào)節(jié)器是零熱通溫度感測裝置的第二主動熱部件。因此，如果第二熱通調(diào)節(jié)器伴隨設(shè)置有第二熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器會更加安全，從而使得如果第二熱通調(diào)節(jié)器變得過熱或者過冷則安全裝置可分別減小熱量的增加或者吸取。這防止了對于主體中心溫度要被檢測的動物或人體皮膚的損壞的不希望的效果。在另一個實施方式中，零熱通溫度感測裝置的安全裝置進(jìn)一步被構(gòu)造成分析第一熱通調(diào)節(jié)器的能量消耗。安全裝置還被構(gòu)造成如果能量消耗超過預(yù)定的能量安全閾值，則減小提供給第一熱通調(diào)節(jié)器的能量。第一熱通調(diào)節(jié)器使用的能量是增加到零熱通溫度感測裝置的熱量或者從零熱通溫度感測裝置吸取的熱量的考量。過多的能量使用是零熱通溫度感測裝置變得過熱或者過冷的信號。在使用過多能量的情況下，希望減小能量使用，從而使得溫度問題被防止。此外， 第一熱通調(diào)節(jié)器很有可能通過電能運行。使用電能包括感測裝置內(nèi)部短路的危險或者通過主體中心溫度被檢測的對象而短路的風(fēng)險。特別地，通過動物或人體的主體的短路對于動物或者人體是危險的。通過檢測第一熱通調(diào)節(jié)器的過高能量使用可以檢測短路。在實際的實施方式中，安全裝置進(jìn)一步分析第二熱通調(diào)節(jié)器的能量消耗并且如果超過安全閾值，則減少提供給第二熱通調(diào)節(jié)器的能量。根據(jù)發(fā)明的第二方面，提供一種主體溫度感測設(shè)備，用于測量動物或者人體的主體中心溫度。主體溫度感測設(shè)備包括根據(jù)發(fā)明第一方面的零熱通溫度感測裝置。本發(fā)明的這些及其它方面通過隨后描述的實施方式而變得明顯并且參考這些實施方式而進(jìn)行說明。


在附圖中圖1示意性地示出了抵靠對象設(shè)置的零熱通溫度感測裝置的第一實施方式的截面圖，圖2示意性地示出了零熱通溫度感測裝置的第二實施方式的橫截面圖，圖3a示意性地示出了零熱通溫度感測裝置的第三實施方式的橫截面圖，圖北示意性地示出了零熱通溫度感測裝置的第三實施方式從第一側(cè)面觀察的視圖，圖如示意性地示出了零熱通溫度感測裝置的第四實施方式的橫截面圖，圖4b示意性地示出了第四實施方式從第一側(cè)面觀察的視圖，以及圖5示意性地示出了包括用于向使用者提供反饋的裝置的零熱通溫度感測裝置的第五實施方式。應(yīng)當(dāng)注意，不同附圖中具有相同附圖標(biāo)記的項目具有相同的結(jié)構(gòu)特征和相同的功能，或者是相同的信號。在這種項目的功能和/或結(jié)構(gòu)已被說明的情況下，沒有必要在詳細(xì)描述中對其進(jìn)行重復(fù)的說明。附圖完全是圖示性的并且沒有按比例繪制。特別地為了清楚，某些尺寸被強(qiáng)烈地夸大。
具體實施例方式第一實施例在圖1中示出。圖1示出了零熱通溫度感測裝置100的第一實施方式的橫截面圖，該裝置抵靠對象113的表面114設(shè)置。零熱通溫度感測裝置100感測對象113 的主體中心109的主體中心溫度。在主體113中，繪制出表示特定的溫度的溫度虛線111。 零熱通溫度感測裝置100包括層107，其用于響應(yīng)于第一熱通以獲取層上方的第一溫度差。 層107的第一側(cè)面112最靠近對象113的表面114。零熱通溫度感測裝置100在第一側(cè)面 112設(shè)置有第一熱通調(diào)節(jié)器103和第一溫度梯度傳感器105。第一溫度梯度傳感器105連接到熱通調(diào)節(jié)器控制器102。熱通調(diào)節(jié)器控制器102連接到第一熱通調(diào)節(jié)器103。零熱通溫度感測裝置100還包括第二溫度梯度傳感器106和第二熱通調(diào)節(jié)器104。第二熱通調(diào)節(jié)器定位在熱絕緣體107的第二側(cè)面108。第二側(cè)面108是層107的第一側(cè)面112的相反的側(cè)面。熱通調(diào)節(jié)器控制器112連接到第二熱通調(diào)節(jié)器104和第二溫度梯度傳感器。簡略地，“用于響應(yīng)于第一熱通獲取層上方的第一溫度差的層” 107在本文這部分的后續(xù)中被稱為熱絕緣體。雖然層107并非“防止任何熱量流過該層”意義上的熱絕緣體， 但是它被稱為絕緣體的原因是層107用于響應(yīng)第一熱通來獲取層107上方的第一溫度差。 如果熱通流過熱導(dǎo)體，那么在材料的第一側(cè)面與材料的第二側(cè)面之間不會存在溫度差。因此，層107部分地具有絕緣體的特性并且部分地允許熱通通過層107。如圖1中所示，對象113輻射熱量101。作為這種輻射的熱量的結(jié)果，對象113頂層的溫度低于主體中心溫度。如果零熱通溫度感測裝置100與對象113接觸，那么對象113 頂層的溫度升高到接近對象113的主體中心109的溫度的水平。因此，熱絕緣體107的第一側(cè)面112的溫度接近對象113的主體中心109的溫度。熱絕緣體107的第二側(cè)面108最初具有環(huán)境溫度，該環(huán)境溫度不同于第一側(cè)面112的溫度。第一溫度差是熱絕緣體107的第一側(cè)面112與第二側(cè)面108之間的溫度差并且引起從熱絕緣體107的第一側(cè)面112到第二側(cè)面108的第一方向上的第一熱通。由于第一熱通的結(jié)果，第一側(cè)面112的溫度不會變得更接近對象113主體中心109的溫度。第一側(cè)面112與第二側(cè)面108之間的第一溫度差通過第二溫度梯度傳感器106測量。對測量的第一溫度差做出響應(yīng)，熱通調(diào)節(jié)器控制器102 控制第二熱通調(diào)節(jié)器104，從而使得第一溫度差的絕對值減小。如果第一溫度差的絕對值減小，那么第一熱通傳遞較少熱量并且熱絕緣體107的第一側(cè)面112的溫度變得更接近于對象113的主體中心109的溫度。然而，如溫度線111所示，主體113的頂層中仍然存在溫度梯度。溫度梯度是由主體113的表面114在零熱通溫度感測裝置100與主體113之間的接觸區(qū)域之外的熱量損失所引起的，以及由熱絕緣體107的第一側(cè)面112的第二邊界116和第一邊界115的熱量損失所引起的。在實際使用中，在零熱通溫度感測裝置100與主體113之間存在細(xì)小的開口，并且熱量通過該細(xì)小的開口被釋放。因此，在如箭頭110所表示的第二方向，在熱絕緣體107 的第一側(cè)面112中間的位置與熱絕緣體107的第一側(cè)面112的第一邊界115之間具有第二溫度差。在第一側(cè)面112的中心與第一側(cè)面112的第二邊界116之間將存在溫度梯度。第二溫度差促進(jìn)了主體中心溫度測量的不精確性。第一溫度梯度傳感器105測量第二方向110上的第二溫度差。熱通調(diào)節(jié)器控制器102從第一溫度梯度傳感器105接收第二溫度差的數(shù)值并且利用這個數(shù)值來控制第一熱通調(diào)節(jié)器103。如果在接近第一熱通調(diào)節(jié)器103的位置的溫度低于較為遠(yuǎn)離第一熱通調(diào)節(jié)器103的位置的溫度，那么第一熱通調(diào)節(jié)器103必須增加熱量。增加熱量的指令由熱通調(diào)節(jié)器控制器102提供。如果第一熱通調(diào)節(jié)器103增加熱量，那么第二溫度差減小。由此，在第一側(cè)面112以及在與零熱通溫度感測裝置接觸區(qū)域下方的對象113頂層中的溫度分布變得更加一致并且如果不等于的話也會接近對象113的主體中心109的溫度。因此，零熱通溫度感測裝置100的精確性增大。應(yīng)當(dāng)注意的是，環(huán)境可能會比對象113的主體中心109的溫度更熱。在這種情況下，第一熱通調(diào)節(jié)器103和第二熱通調(diào)節(jié)器104必須吸取熱量以分別減小第二溫度差以及第一溫度差。第一熱通調(diào)節(jié)器103和第二熱通調(diào)節(jié)器104可包括加熱元件、冷卻元件或者冷卻及加熱元件。熱絕緣體107的材料是氯丁橡膠。氯丁橡膠的導(dǎo)熱率大約是0. 3W/mK。這個導(dǎo)熱率導(dǎo)致了人的主體中心溫度的精確測量。人的皮膚的導(dǎo)熱率為0. 6W/mK。使用導(dǎo)熱率與對象113頂層的導(dǎo)熱率處于相同量級但是更低的熱絕緣體107導(dǎo)致主體中心溫度的精確測量。由于氯丁橡膠是柔軟、可彎曲并且可伸展的材料，因此它還具有其它優(yōu)點。零熱通溫度感測裝置100可被用于測量具有彎曲表面的對象113的主體中心溫度。如果熱絕緣體107 是柔軟材料，那么零熱通溫度感測裝置100可以沿循著對象113的表面的形狀。此外，氯丁橡膠是所謂的閉室材料，這意味著流體不能進(jìn)入到材料的充滿氣體的單元中。氯丁橡膠不吸收流體，這是有利的，原因是吸收的流體會導(dǎo)致熱絕緣體中的熱短路。在其它實施方式中，熱絕緣體107是三元乙丙橡膠(EPDM)，或者是聚偏氟乙稀(PVDF)，聚乙烯(PE)、聚丙烯 (PP)、丙烯酸甲酯(EMA)、乙烯乙烯醋酸共聚物(EVA)以及聚烯烴。在熱通調(diào)節(jié)器控制器102的實施方式中，使用PI控制器。下面的公式表示用于控
12制第一熱通調(diào)節(jié)器的PI控制環(huán)Hhfffll (t) = Hhtfml (t-1) +Ki^TD2 (t) +Kp*dTD2 (t)其中Hhfffll (t)是t時刻由第一熱通調(diào)節(jié)器103增加或者吸取的熱量，Ki是？1控制器的第一參數(shù)，Kp是PI控制器的第二參數(shù)，TD2 (t)是t時刻的第二溫度差，以及dTD2(t) = TD2(t)-TD2(t-1)應(yīng)當(dāng)注意的是，在熱通調(diào)節(jié)器控制器102的其它實施方式中，可以使用其它類型的控制器，例如PID控制器或者具有人工智能的控制器。如前所述，主體中心溫度由零熱通溫度感測裝置100測量的對象113可以是動物或者人的主體。然而，零熱通溫度感測裝置100的使用并不局限于活的生命體。它可用于測量靜止對象的主體中心溫度，只要從對象113的主體中心109到對象113的表面114具有熱通或者在相反方向上具有熱通。圖2示出了零熱通溫度感測裝置200的另一個實施方式。零熱通溫度感測裝置200 包括熱絕緣體208。在熱絕緣體208的第一側(cè)面216定位有第一熱通調(diào)節(jié)器209、第一溫度傳感器218、第二溫度傳感器211和第一熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器210。第一熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器210被定位為直接與第一熱通調(diào)節(jié)器209相鄰或者在其附近。在熱絕緣體208的第二側(cè)面定位有第三溫度傳感器215和第二熱通調(diào)節(jié)器207。零熱通溫度感測裝置200還包括總體控制單元201。總體控制單元201具有熱通調(diào)節(jié)器控制器202和安全裝置212。第一溫度傳感器218測量接近熱絕緣體208第一側(cè)面217的中心的第一位置的溫度。第二溫度傳感器211測量第一熱通調(diào)節(jié)器209與第一溫度傳感器218之間的第二位置的溫度。第一溫度傳感器218和第二溫度傳感器211被連接到總體控制單元201并且將信號206和205分別發(fā)送到總體控制單元201。信號205和206包括有關(guān)感測到的溫度的信息?；诘谝粶囟葌鞲衅?18與第二溫度傳感器211之間的溫度差，熱通調(diào)節(jié)器控制器202 產(chǎn)生信號203，用于控制第一熱通調(diào)節(jié)器209。如果第二溫度傳感器211測量的溫度高于第一溫度傳感器218測量的溫度，那么產(chǎn)生命令第一熱通調(diào)節(jié)器209吸取熱量的信號203。第一熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器210測量第一熱通調(diào)節(jié)器209的位置處的溫度。這個溫度作為信號204發(fā)送到總體控制單元201。安全裝置212檢查由第一熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器210測量的溫度是否高于第一預(yù)定安全閾值或者低于第二預(yù)定安全閾值。如果條件滿足，那么安全裝置212命令第一熱通調(diào)節(jié)器209與熱通調(diào)節(jié)器控制器202配合從而分別減小熱量的增加或吸取。如果第一熱通調(diào)節(jié)器209的溫度高于第一安全閾值，那么控制第一熱通調(diào)節(jié)器209的信號203命令第一熱通調(diào)節(jié)器209減少熱量的增加。第三溫度傳感器215檢測熱絕緣體208的第二側(cè)面216的溫度。在圖2的實施方式中，第三溫度傳感器215與第二熱通調(diào)節(jié)器207相接觸?？傮w控制單元201從第三溫度傳感器215接收信號213。信號213代表在熱絕緣體208的第二側(cè)面216測量的溫度。第三溫度傳感器215與第一溫度傳感器218之間的溫度差可被熱通調(diào)節(jié)器控制器202所利用， 用于控制第二熱通調(diào)節(jié)器207。信號214通過中心控制單元201被提供到第二熱通調(diào)節(jié)器 207。
在另一個實施方式中，第三溫度傳感器215與第二溫度傳感器211之間的溫度差被用于控制第二熱通調(diào)節(jié)器207。在另一個實施方式中，由第一溫度傳感器218和第二溫度傳感器211測量的溫度的平均溫度減去由第三溫度傳感器215測量的溫度被用于控制第二熱通調(diào)節(jié)器207。第三溫度傳感器215被定位成靠近第二熱通調(diào)節(jié)器207。因此，安全裝置212使用由第三溫度傳感器215所感測的溫度來檢查第二熱通調(diào)節(jié)器207是否過熱或過冷。如果感測到的溫度在安全范圍之外，那么安全裝置會干涉第二熱通調(diào)節(jié)器207的控制，從而減少通過第二熱通調(diào)節(jié)器207的熱量增加或吸取。圖3a示出了零熱通溫度感測裝置300的另一個實施方式。圖3a示出了零熱通溫度感測裝置300的截面圖。圖北顯示了圖3a中零熱通溫度感測裝置沿著線AA’的截面圖并且截面的視圖是從圖3a中箭頭所指示的方向截取。零熱通溫度感測裝置300具有圓柱形狀，如圖3a和北中所示，并且包括熱絕緣體 308。在熱絕緣體308的第一側(cè)面312，零熱通溫度感測裝置300包括第一溫度傳感器301、 第二溫度傳感器303、第三溫度傳感器311、第一熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器304、第二熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器309和第一熱通調(diào)節(jié)器310。第一熱通調(diào)節(jié)器310具有環(huán)形形狀并且被定位在熱絕緣體308的第一側(cè)面312的邊界305。熱絕緣體308具有與第一側(cè)面312相反的第二側(cè)面302。零熱通溫度感測裝置300在第二側(cè)面具有第二熱通調(diào)節(jié)器307和第四溫度感測裝置306。盡管沒有繪制出，應(yīng)當(dāng)注意的是，零熱通溫度感測裝置300還包括熱通調(diào)節(jié)器控制器和安全裝置。圖如示出了零熱通溫度感測裝置400的另一個實施方式的截面圖。圖4b示出了圖如中的零熱通溫度感測裝置400沿著線BB’的截面圖。零熱通溫度感測裝置400是多個層的堆疊。圖如中的底層必須被定位為抵靠對象，該對象的主體中心溫度將要被檢測。 底層包括導(dǎo)熱材料409，在導(dǎo)熱材料中設(shè)置有多個溫度傳感器410。在底層的第一邊界定位有第一熱通調(diào)節(jié)器404并且在另一個邊界定位有第二熱通調(diào)節(jié)器407。接下來的層是第一熱絕緣體403。在第一熱絕緣體的頂部上放置有第三熱通調(diào)節(jié)器402。在第三熱通調(diào)節(jié)器 402的頂部上定位有第二熱絕緣體401。第三熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器405設(shè)置在第二熱絕緣體401與第三熱通調(diào)節(jié)器402之間的接觸區(qū)域。第三熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器405與多個溫度傳感器410中至少一個之間的第一溫度差是第一方向上熱通的量度，該第一方向從底層朝向第三熱通調(diào)節(jié)器402。第一溫度差被用于控制第三熱通調(diào)節(jié)器402，以便減小溫度差的絕對值。如果在使用中，第三熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器405與多個溫度傳感器410之間的第一溫度差接近于零、或者等于零，那么多個溫度傳感器410的溫度接近于物體的主體中心溫度。在使用中，如果零熱通溫度感測裝置400的底層與對象表面相接觸，那么導(dǎo)熱材料409與對象表面交換熱量并且受到由箭頭411所表示的第二方向上的第二溫度差，如圖 1實施方式中所討論。多個溫度傳感器410感測溫度傳感器410的各個位置之間的第二溫度差。如果靠近第一熱通調(diào)節(jié)器404或者第二熱通調(diào)節(jié)器407的溫度偏離了導(dǎo)熱材料409 中心的溫度，那么零熱通溫度感測裝置400的控制器(未示出)命令第一熱通調(diào)節(jié)器404 或者第二熱通調(diào)節(jié)器407來增加熱量或者吸取熱量，從而使得由多個溫度傳感器410測量的第二溫度差的絕對值變得更小。如果第二溫度差的絕對值變得更小，那么在導(dǎo)熱材料409中獲得了更加一致的溫度分布，并且由此物體的主體中心溫度被更加精確地檢測。放置在第三熱通調(diào)節(jié)器402頂部上的熱絕緣體401具有防止熱量不必要地?fù)p失到零熱通溫度感測裝置400的環(huán)境中的功能。通過使第三熱通調(diào)節(jié)器402絕熱，由第三熱通調(diào)節(jié)器402增加或吸取的大部分熱量被用于影響從感測裝置400的底部朝向第三熱通調(diào)節(jié)器402的熱通。這導(dǎo)致了更高效的零熱通溫度感測裝置400。應(yīng)當(dāng)注意的是，零熱通溫度感測裝置400的形狀在其它實施方式中是不同的。形狀不局限于圖北和圖4b中所示的形狀。第一側(cè)面的其它可能的形狀例如是方形、橢圓形或者多邊形。圖5示出了零熱通溫度感測裝置500的另一個實施方式。零熱通溫度感測裝置 500由兩部分組成，即，第一部分和第二部分。第一部分和第二部分通過線纜508連接或者在另一個實施方式中例如通過無線數(shù)據(jù)連接。第一部分是零熱通溫度感測裝置500的控制及反饋裝置501。第二部分是零熱通溫度感測裝置的感測裝置510。在使用中，感測裝置510與主體中心溫度將要被測量的對象相接觸。例如，感測裝置510包括溫度傳感器、熱通調(diào)節(jié)器和熱絕緣體。在使用中，控制及反饋裝置501可被定位成靠近主體中心溫度將要被測量的對象。在另一個實施方式中，在感測裝置510和控制及反饋裝置501通過無線數(shù)據(jù)通訊連接而相通的情況下，控制及反饋裝置501可被遠(yuǎn)程地定位在某一位置，例如，醫(yī)學(xué)專家在該位置遠(yuǎn)程地監(jiān)護(hù)病人。控制及反饋裝置501包括顯示器502。在顯示器502上顯示了在感測裝置510的第一側(cè)面上測量的溫度504。感測裝置510的第一側(cè)面是感測裝置510最靠近主體中心溫度將要被測量的對象的側(cè)面。顯示器502進(jìn)一步顯示了信息503，該信息503顯示出所顯示的溫度504是否真實地表示了主體中心溫度。在圖5的示例中，信息503以斜體顯示，原因是這更有利于使用者知曉測量溫度是否可靠。以斜體字體顯示信息使得對信息額外關(guān)注。 如果信息503表明溫度是可靠的，那么信息503以正常字體顯示。顯示“不可靠”信息503 的其它方式是以其它顏色顯示信息503。另外的信息505被顯示在顯示器502上，該信息 505向使用者提供有關(guān)傳感器的定位的反饋。在圖5的示例中，傳感器適當(dāng)?shù)氐挚课矬w表面定位。控制及反饋裝置還包括熱通調(diào)節(jié)器控制器506、判定裝置507、熱質(zhì)量檢測器509 和安全裝置511。控制及反饋裝置501的這些子系統(tǒng)彼此通信，向顯示器502提供將信息在顯示器上顯示的信號，這些子系統(tǒng)還與感測裝置510通信。熱通調(diào)節(jié)器控制器506控制感測裝置510的熱通調(diào)節(jié)器以便減小感測裝置510在第一和第二方向上測量的溫度差。熱通調(diào)節(jié)器控制器506從感測裝置510接收所測量的溫度，該溫度用于控制通過感測裝置510的熱通調(diào)節(jié)器而進(jìn)行的熱量增加和熱量吸取。判定裝置507基于感測裝置510中測量的溫度和/或測量的熱通來判斷測量的溫度504是否是物體主體中心溫度的可靠表示。判定裝置507檢測在感測裝置510與對象之間是否獲得熱平衡。在判定裝置507的實施例中，判定裝置507計算感測裝置510第一側(cè)面上多個預(yù)定感測到的溫度的平均溫度。感測裝置510的第一側(cè)面的當(dāng)前測量溫度被與計算的平均溫度相比較。如果當(dāng)前測量的溫度從當(dāng)前感測溫度偏離沒有超過預(yù)定第一閾值，那么判定得出感測裝置510第一側(cè)面上當(dāng)前感測的溫度是對象的主體中心溫度的可靠測量。 在判定裝置507的另一個實施方式中，如果第一和/或第二方向上的測量溫度的差小于預(yù)定的第二閾值，那么當(dāng)前感測的溫度被看作是可靠的主體中心溫度。在判定裝置507的另一個實施方式中，如果感測裝置510使用得比預(yù)定時間階段長(例如20分鐘)，那么感測裝置510的第一側(cè)面的當(dāng)前感測溫度被認(rèn)為是可靠的。應(yīng)當(dāng)注意的是，判定裝置507的上述實施方式可以進(jìn)行組合。判定裝置507的判定結(jié)果被用于控制顯示器502上的信息503。熱質(zhì)量檢測器509用于檢測感測裝置510第一側(cè)面上熱質(zhì)量的存在。熱質(zhì)量檢測器509基于調(diào)節(jié)信號來影響感測裝置的一個或多個熱通調(diào)節(jié)器的控制信號，從而在感測裝置510的第一側(cè)面獲得調(diào)節(jié)的熱通。在感測裝置510內(nèi)部，調(diào)節(jié)信號被作為調(diào)節(jié)的熱量朝向感測裝置510的溫度傳感器傳送。由感測裝置510的溫度傳感器中一個或多個所感測的溫度被分析以便在感測到的溫度信號中檢測調(diào)節(jié)信號的存在。基于感測到的溫度信號中調(diào)節(jié)信號的存在，估算出熱阻。如果感測裝置510與起熱質(zhì)量作用的對象相接觸，那么熱阻高于感測裝置510沒有與對象相接觸的情況下的熱阻。如果估算的熱阻高于預(yù)定的閾值熱阻， 那么檢測出熱質(zhì)量。檢測結(jié)果被用于將信息505顯示在顯示器502上，該信息與感測裝置 510抵靠對象的正確定位有關(guān)。圖4b用于更詳細(xì)地說明熱質(zhì)量的檢測。熱質(zhì)量檢測器509可基于正弦信號而調(diào)節(jié)第一熱通調(diào)節(jié)器404的熱量增加或熱量吸取。由此，多個溫度傳感器410中定位在最左側(cè)的溫度傳感器感測到具有正弦分量的第一溫度信號。第一感測到的溫度信號的正弦將具有第一振幅并且可以預(yù)料到第一感測到的溫度信號的正弦與正弦調(diào)節(jié)信號相位一致，原因是最左側(cè)溫度傳感器被定位為臨近第一熱通調(diào)節(jié)器404。在沒有熱質(zhì)量的時候，多個溫度傳感器的中心溫度傳感器感測到具有正弦分量的第二溫度信號。由于第一熱通調(diào)節(jié)器404與中心溫度傳感器之間的熱阻，第二溫度信號的正弦的振幅低于第一溫度信號的正弦。信號可能稍稍地不同相，原因是通過第一熱通調(diào)節(jié)器404進(jìn)行的熱量增加與中心溫度傳感器的位置的熱量到達(dá)之間的時間延遲。如果零熱通溫度感測裝置400的第一側(cè)面與對象相接觸，則對象起熱質(zhì)量作用。 由第一熱通調(diào)節(jié)器404所增加的熱量的相當(dāng)一部分流入到物體中，并且這部分的子部分會在中心溫度傳感器的方向上、經(jīng)由作為穿過導(dǎo)熱材料409的直接路徑的較長路徑流過對象。因此，與零熱通溫度感測裝置400沒有與對象相接觸的情況相比，中心溫度傳感器從第一熱通調(diào)節(jié)器404接收較少熱量，并且中心溫度傳感器處的熱量增加與熱量到達(dá)之間的時間延遲會更長。在這種情況下，第二溫度信號具有正弦分量，其具有更小振幅并且與調(diào)節(jié)信號相比更加不同相。檢測出振幅更小并且信號更加不同相是判定第一側(cè)面存在熱質(zhì)量的基石出。在其它實施方式中，調(diào)節(jié)信號是其它類型信號，例如方波、鋸齒波、調(diào)節(jié)的脈沖波、 或者偽隨機(jī)序列。在其它實施方式中，使用其它方法檢測溫度傳感器信號中調(diào)節(jié)信號的存在。檢測噪聲中信號的方案示例是同相/積分同步檢測、匹配濾波器、頻域分析(FFT或 DCT)，或者單音抽取?？刂萍胺答佈b置501的安全裝置511防止感測裝置510變得過熱或者過冷。安全裝置511接收到由感測裝置510中定位成與感測裝置510的熱通調(diào)節(jié)器相鄰的溫度傳感器所測量的溫度數(shù)值。如果一個或多個接收到的溫度高于第一安全閾值，那么安全裝置511 命令具有過高溫度的熱通調(diào)節(jié)器減小熱量的增加。如果一個或多個接收到的溫度低于第二安全閾值，那么安全裝置511命令具有過低溫度的熱通調(diào)節(jié)器減小熱量的吸取。在另一個實施方式中，具有過高或過低溫度的熱通調(diào)節(jié)器可以被命令分別從加熱切換到冷卻、或者從冷卻切換到加熱。在安全裝置511的另一個實施方式中，安全裝置511分析感測裝置510的熱通調(diào)節(jié)器的能量消耗。如果熱通調(diào)節(jié)器中的一個使用過多能量，那么提供給相應(yīng)熱通調(diào)節(jié)器的能量被減小。熱通調(diào)節(jié)器的過多能量消耗是過度加熱或者局部過低溫度或者短路警告的標(biāo)
ο在安全裝置511的另一個實施方式中，安全裝置511以及熱通調(diào)節(jié)器控制器506 配合從而防止熱通調(diào)節(jié)器的過熱。熱通調(diào)節(jié)器控制器506的參數(shù)可能受安全裝置影響，從而使得熱通調(diào)節(jié)器控制器506的控制機(jī)構(gòu)從不允許熱通調(diào)節(jié)器變得過熱或過冷。應(yīng)當(dāng)知道的是，在零熱通溫度感測裝置500中同樣可以實現(xiàn)安全裝置上述實施方式的組合。應(yīng)當(dāng)注意的是，上述實施方式解釋本發(fā)明而不是限制本發(fā)明，并且在不背離所附權(quán)利要求的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠設(shè)計出許多替換性實施方式。在權(quán)利要求中，圓括號之間的任意附圖標(biāo)記都不應(yīng)被理解成限制權(quán)利要求。動詞 “包括”的使用以及它的結(jié)合不排除權(quán)利要求中陳述的元件或步驟之外的元件或步驟的存在。元件前面的單數(shù)冠詞不排除多個這種元件的存在。本發(fā)明可通過包括多個獨立元件的硬件，以及通過適當(dāng)編程的計算機(jī)而實施。在列舉多個裝置的裝置權(quán)利要求中，多個這些裝置可實現(xiàn)為硬件中一個且相同的項目。某些措施在相互不同的從屬權(quán)利要求中陳述的事實并不表示這些措施的組合不能使用而使優(yōu)點突出。
權(quán)利要求
1.一種零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400，500)，用于感測對象(107，208，308， 403)的主體中心溫度，所述零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400，500)包括-具有相反的第一側(cè)面(112,217,312,408)以及第二側(cè)面(108，216，302，406)的層 (107，208，308，403)，其中，在使用時，第一側(cè)面(112，217，312，408)最接近對象(113)，并且所述層(107，208，308，40 用于響應(yīng)于第一方向上的第一熱通而獲得所述層(107，208， 308,403)上方的第一溫度差，所述第一方向從所述第一側(cè)面(112，217，312，408)到所述第二側(cè)面(108，216，302，406)，-第一溫度梯度傳感器(105)，其用于在所述層(107，208，308，40 的所述第一側(cè)面 (112,217,312,408)感測第二方向上的第二溫度差，所述第二方向從所述第一側(cè)面(112， 217,312,408)的第一邊界朝向所述第一側(cè)面(112，217，312，408)的第二邊界延伸，-第一熱通調(diào)節(jié)器(103，209，310，404)，其設(shè)置在所述層(107，208，308，403)的第一側(cè)面(112，217，312，408)并且被構(gòu)造成改變在所述層(107，208，308，403)的第一側(cè)面(112， 217,312,408)沿著所述第二方向的第二熱通，從而影響所述第二溫度差，以及-熱通調(diào)節(jié)器控制器(102，202，506)，其用于基于感測到的第二溫度差控制所述第一熱通調(diào)節(jié)器(103，209，310,404)，以便減小所述第二溫度差的絕對值。
2.如權(quán)利要求1所述的零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400，500)，其中，所述第一溫度梯度傳感器(105)用于感測所述層(107，208，308，403)的第一側(cè)面(112，217，312， 408)的中心與所述層(107，208，308，403)的第一側(cè)面(112，217，312，408)的第一邊界或第二邊界之間的第二溫度差。
3.如權(quán)利要求1所述的零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400，500)，還包括-第二溫度梯度傳感器(106)，其用于感測第一方向上的第一溫度差，-第二熱通調(diào)節(jié)器(104，207，307，402)，其設(shè)置在所述層(107，208，308，40 的第二側(cè)面(108，216，302，406)并且被構(gòu)造成用于改變所述第一熱通，以便影響所述第一溫度差， 并且其中，所述熱通調(diào)節(jié)器控制器(102，202，506)構(gòu)造成基于感測到的第一溫度差進(jìn)一步控制所述第二熱通調(diào)節(jié)器(104，207，307，40 ，以便降低所述第一溫度差的絕對值。
4.如權(quán)利要求1或3所述的零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400，500)，其中，所述第一溫度梯度傳感器(10 包括第一溫度傳感器Ο18，301)和第二溫度傳感器011，303)，所述第一溫度傳感器018，301)以及所述第二溫度傳感器011，303)在第二方向上移動并且構(gòu)造成在相應(yīng)第一位置和相應(yīng)第二位置測量在所述層(107，208，308， 403)的第一側(cè)面(112,217,312,408)的溫度，其中，所述第二溫度傳感器(211,203)定位在所述第一熱通調(diào)節(jié)器(103，209，310，404)與所述第一溫度傳感器(218，301)之間。
5.如權(quán)利要求4所述的零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400，500)，其中，所述熱通控制器(102，202，506)構(gòu)造成控制所述第一熱通調(diào)節(jié)器(103，209，310，404)，如果所述第二溫度傳感器(211，30 感測到的溫度低于所述第一溫度傳感器(218，301)感測到的溫度，則增加熱量，或者如果所述第二溫度傳感器(211，30 測量到的溫度高于所述第一溫度傳感器018，301)測量到的溫度，則吸取熱量。
6.如引用權(quán)利要求3的權(quán)利要求4所述的零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400， 500)，還包括-第三溫度傳感器，其被定位在所述層(107，208，308，40 的第二側(cè)面(108，216，302， 406)，用于測量在所述層(107，208，308，403)的第二側(cè)面(108，216，302，406)的溫度，并且其中，所述第二溫度梯度傳感器(106)使用所述第三溫度傳感器(215，306)與所述第一溫度傳感器(218，301)和/或所述第二溫度傳感器(211，30 相結(jié)合來感測所述第一溫度差。
7.如權(quán)利要求1所述的零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400，500)，其中所述第一熱通調(diào)節(jié)器(103，209，310，404)定位在所述層(107，208，308，403)的第一側(cè)面(112，217， 312，408)的邊界(305)中的一個處。
8.如權(quán)利要求1所述的零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400，500)，其中所述層 (107,208,308,403)具有下面特性中的一個或多個-所述層(107，208，308，403)的導(dǎo)熱性不會偏離所述對象(113)的頂層(108)的導(dǎo)熱性系數(shù)的10倍，-所述層(107，208，308，403)的導(dǎo)熱性低于所述對象(113)的頂層(107，208，308， 403)的導(dǎo)熱性，-所述層(107，208，308，403)是柔性材料制成的，和/或 -所述層(107，208，308，403)被構(gòu)造成使得它不吸收流體。
9.如權(quán)利要求3所述的零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400，500)，還包括 -溫度傳感器(211，218，301，303，311)，其設(shè)置在所述層(107，208，308，403)的第一側(cè)面(112，217，312，408)，用于感測在所述層(107，208，308，403)的第一側(cè)面(112,217,312, 408)的位置處的溫度，-判定裝置(507)，其用于判定在所述層(107，208，308，403)的第一側(cè)面(112,217, 312,408)感測到的溫度是否是所述對象(113)的主體中心溫度的可靠表示，并且其中，判定裝置(507)被構(gòu)造成基于下面的一個標(biāo)準(zhǔn)或者下面的兩個標(biāo)準(zhǔn)而做出判定-如果當(dāng)前感測的溫度偏離預(yù)定的多個由所述溫度傳感器011，218，301，303，311)先前感測的溫度的平均值不超過第一閾值，那么所述溫度傳感器Oll，218，301，303，311)的當(dāng)前感測溫度是所述對象(113)的主體中心溫度的可靠表示，-如果當(dāng)前感測的第一溫度差和/或當(dāng)前感測的第二溫度差的絕對值小于第二閾值， 那么所述溫度傳感器011，218，301，303，311)的當(dāng)前感測溫度是所述對象(113)的主體中心溫度的可靠表示。
10.如權(quán)利要求9所述的零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400，500)，還包括-用于向使用者提供在所述第一側(cè)面(112，217，312，408)感測的溫度是否是所述對象 (113)的主體中心溫度的可靠表示的反饋的裝置(502)。
11.如權(quán)利要求4所述的零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400，500)，還包括-熱質(zhì)量檢測器(509)，其基于在所述層(107，208，308，403)的第一側(cè)面(112,217, 312,408)所感測的熱阻來檢測在所述層(107，208，308，403)的第一側(cè)面(112,217,312, 408)的熱質(zhì)量的存在，其中，所述熱質(zhì)量檢測器(509)被構(gòu)造成如果感測到的熱阻高于預(yù)定閾值熱阻，則判定熱質(zhì)量是存在的，并且其中，所述熱質(zhì)量檢測器(509)被構(gòu)造成通過基于調(diào)節(jié)信號來控制所述第一熱通調(diào)節(jié)器(103，209，310，404)以獲得調(diào)節(jié)的第二熱通以及通過分析由所述第一溫度傳感器(218， 301)和/或所述第二溫度傳感器(211，30；3)感測到的溫度從而感測出熱阻，以便基于所述調(diào)節(jié)信號向所述第一溫度傳感器(218，301)和/或所述第二溫度傳感器(211，30；3)的感測到的溫度的傳送而估算出所述第一熱通調(diào)節(jié)器(103，209，310，404)與所述第一溫度傳感器(218,301)和/或所述第二溫度傳感器(211,303)之間的熱阻。
12.如權(quán)利要求11所述的零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400，500)，還包括 -用于向使用者提供有關(guān)在所述層(107，208，308，403)的第一側(cè)面(112,217,312,408)的熱質(zhì)量的存在的反饋的裝置(502)。
13.如權(quán)利要求1或3所述的零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400，500)，還包括 -第一熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器Ο10，304，309)，其設(shè)置成臨近所述第一熱通調(diào)節(jié)器(103，209，310，404)，用于感測第一熱通調(diào)節(jié)器(103，209，310，404)的溫度，-安全裝置012，511)，其用于防止所述零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400，500) 的一部分變得比預(yù)定第一安全溫度更熱或者所述零熱通溫度感測裝置(100，200，300,400, 500)的一部分變得比預(yù)定第二安全溫度更冷，其中所述安全裝置012，511)構(gòu)造成如果所述第一熱通調(diào)節(jié)器(103，209，310，404)感測到的溫度高于所述第一安全溫度，則減少通過所述第一熱通調(diào)節(jié)器(103，209，310，404)的熱量增加，以及所述安全裝置被構(gòu)造成如果所述第一熱通調(diào)節(jié)器(103，209，310，404)感測到的溫度低于所述第二安全溫度，則減少通過所述第一熱通調(diào)節(jié)器(103，209，310，404)的熱量的吸取。
14.如引用權(quán)利要求3的前述權(quán)利要求13所述的零熱通溫度感測裝置(100，200，300， 400，500)，還包括-第二熱通調(diào)節(jié)器溫度傳感器Ο15，306，405)，其設(shè)置成臨近所述第二熱通調(diào)節(jié)器 (104，207，307，402)，用于感測所述第二熱通調(diào)節(jié)器(104，207，307，402)的溫度，以及其中，所述安全裝置012，511)進(jìn)一步被構(gòu)造成如果所述第二熱通調(diào)節(jié)器(104，207， 307,402)感測到的溫度高于所述預(yù)定第一安全溫度，則減少通過所述第二熱通調(diào)節(jié)器 (104，207，307，402)的熱量增加，以及所述安全裝置被構(gòu)造成如果所述第二熱通調(diào)節(jié)器 (104，207，307,402)感測到的溫度低于所述預(yù)定第二安全溫度，則減少通過第二熱通調(diào)節(jié)器(104，207，307，402)的熱量吸取。
15.一種主體溫度檢測設(shè)備，用于測量動物或者人的主體中心溫度，該設(shè)備包括如權(quán)利要求1所述的零熱通溫度感測裝置(100，200，300，400，500)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種零熱通溫度感測裝置(100)，用于感測對象(113)的主體中心溫度。零熱通溫度感測裝置(100)包括層(107)，第一溫度梯度傳感器(105)，第一熱通調(diào)節(jié)器(103)和熱通調(diào)節(jié)器控制器(102)。層(107)具有相對的第一側(cè)面(112)和第二側(cè)面(108)。在使用中，第一側(cè)面(112)最靠近對象(113)。層(107)對從第一側(cè)面(112)到第二側(cè)面(108)的第一方向上的第一熱通做出響應(yīng)而獲取層(107)上的第一溫度差。第一溫度梯度傳感器(105)檢測在第二方向上、層(107)的第一側(cè)面(112)的第二溫度差。第二方向從第一側(cè)面(112)的第一邊界朝向第一側(cè)面(112)的第二邊界延伸。第一熱通調(diào)節(jié)器(103)設(shè)置在層(107)的第一側(cè)面(112)并且構(gòu)造成改變層(107)的第一側(cè)面(112)在第二方向上的第二熱通，以便影響第二溫度差。熱通調(diào)節(jié)器控制器(102)基于感測到的第二溫度差來控制第一熱通調(diào)節(jié)器(103)以便減小第二溫度差的絕對值。根據(jù)本發(fā)明的測量的效果在于零熱通溫度感測裝置(100)更精確地感測到對象(113)的主體中心溫度。
文檔編號G01K1/16GK102348967SQ201080011799
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者A·O·M·昌, J·克勒韋爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司