(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用時に第１側部が対象物に最も近くにある、互いに反対側にある第１側部及び第２側部を持つ層であって、第１側部から第２側部への第１の熱流に応じて、層上の第１の温度差を得る当該層と、第１側部の第１の境界から第１側部の第２の境界に向かって延在する第２の方向の第２の温度差を前記層の第１側部で検知するための第１の温度勾配センサと、前記層の第１側部に設けられ、第２の温度差に影響を与えるため前記層の第１側部で第２の方向の第２の熱流を変える第１の熱流変調器と、第２の温度差の絶対値を低減するため検知された第２の温度差に基づいて第１の熱流変調器を制御する熱流変調器コントローラとを有する、対象物のコアボディ温度を検知するためのゼロ熱流温度検知装置。
【請求項２】
第１の温度勾配センサが前記層の第１側部の中心と前記層の第１側部の第１の境界又は第２の境界との間の第２の温度差を検知する、請求項１に記載のゼロ熱流温度検知装置。
【請求項３】
第１の方向の第１の温度差を検知するための第２の温度勾配センサと、前記層の第２側部に設けられ、第１の温度差に影響を与えるために第１の熱流を変化させる第２の熱流変調器とを有し、前記熱流変調器コントローラは、第１の温度差の絶対値を低減するために検知された第１の温度差に基づいて第２の熱流変調器を更に制御する、請求項１に記載のゼロ熱流温度検知装置。
【請求項４】
第１の温度勾配センサは、第１の温度センサ及び第２の温度センサを有し、第１の温度センサ及び第２の温度センサは、第２の方向に配され、第１の位置及び第２の位置それぞれで前記層の第１側部での温度を測定し、第２の温度センサは、第１の熱流変調器と第１の温度センサとの間に位置される、請求項１又は３に記載のゼロ熱流温度検知装置。
【請求項５】
前記熱流コントローラは、第２の温度センサが第１の温度センサより低い温度を検知する場合、熱を加えるか、又は第２の温度センサが第１の温度センサより高い温度を測定する場合、熱を取り出すように第１の熱流変調器を制御する、請求項４に記載のゼロ熱流温度検知装置。
【請求項６】
前記層の第２側部で温度を測定するため前記層の第２側部に位置される第３の温度センサを更に有し、第２の温度勾配センサは、第１の温度差を検知するため第１の温度センサ及び／又は第２の温度センサと組み合わせて第３の温度センサを使用する、請求項３に従属する請求項４に記載のゼロ熱流温度検知装置。
【請求項７】
第１の熱流変調器が前記層の第１側部の境界の一つに位置される、請求項１に記載のゼロ熱流温度検知装置。
【請求項８】
前記層は、前記対象物の上部層の熱伝導率から１０倍より大きくは離れていない熱伝導率を持ち、前記層の熱伝導率は前記対象物の前記上部層の熱伝導率より低く、前記層は可撓性の材料であるか、及び／又は前記層は流体を吸収しないように構成されている、請求項１に記載のゼロ熱流温度検知装置。
【請求項９】
前記層の第１側部の位置で温度を検知するため前記層の第１側部に設けられた温度センサと、前記層の第１側部で検知された温度が前記対象物の前記コアボディ温度の信頼できる指標であるかを決定するための決定手段とを更に有し、前記温度センサにより現在検知された温度が前記温度センサにより以前に検知された温度の所定回数の平均から第１の閾値よりも離れていない場合に、前記現在検知された温度が前記対象物の前記コアボディ温度の信頼できる指標であるという基準と、現在検知された第１の温度差及び／又は現在検知された第２の温度差の絶対値が第２の閾値よりも小さい場合に、前記温度センサにより現在検知された温度が前記対象物の前記コアボディ温度の信頼できる指標であるという基準との一方又は両方に基づいて前記決定手段は決定する、請求項３に記載のゼロ熱流温度検知装置。
【請求項１０】
第１側部で検知された温度は、前記対象物の前記コアボディ温度の信頼できる指標であるかどうかのフィードバックをユーザへ供給する手段を更に有する、請求項９に記載のゼロ熱流温度検知装置。
【請求項１１】
前記層の第１側部で検知された熱抵抗に基づいて前記層の第１側部での熱量の存在を検出するための熱量検出器を更に有し、前記熱量検出器は、検知された熱抵抗が所定の閾熱抵抗より高い場合、熱量が存在すると決定し、前記熱量検出器は、変調された第２の熱流を得るため変調信号に基づいて第１の熱流変調器を制御することにより、第１の温度センサ及び／又は第２の温度センサの検知された温度への変調信号の移送に基づいて第１の熱流変調器と第１の温度センサ及び／又は第２の温度センサとの間の熱抵抗を見積もるために、第１の温度センサ及び／又は第２の温度センサにより検知された温度を解析することにより、熱抵抗を検知する、請求項４に記載のゼロ熱流温度検知装置。
【請求項１２】
前記層の第１側部での熱量の存在についてユーザへフィードバックを供給するための手段を更に有する、請求項１１に記載のゼロ熱流温度検知装置。
【請求項１３】
第１の熱流変調器の温度を検知するため第１の熱流変調器に隣接して設けられた第１の熱流変調器温度センサと、所定の第１の安全温度より暖かくなるゼロ熱流温度検知装置の部分、又は所定の第２の安全温度より冷たくなるゼロ熱流温度検知装置の部分を防止するための安全手段とを有し、前記安全手段は、第１の熱流変調器の検知された温度が第１の安全温度より高い場合、第１の熱流変調器による熱の加入を低減させ、第１の熱流変調器の検知された温度が第２の安全温度より低い場合、第１の熱流変調器による熱の取り出しを低減させる、請求項１又は３に記載のゼロ熱流温度検知装置。
【請求項１４】
第２の熱流変調器の温度を検知するため第２の熱流変調器に隣接して設けられた第２の熱流変調器温度センサを更に有し、前記安全手段は、第２の熱流変調器の検知された温度が既定の第１の安全温度より高い場合、第２の熱流変調器による熱の加入を低減させ、第２の熱流変調器の検知された温度が既定の第２の安全温度より低い場合、第２の熱流変調器による熱の取り出しを低減させる、請求項３に従属する請求項１３に記載のゼロ熱流温度検知装置。
【請求項１５】
請求項１に記載のゼロ熱流温度検知装置を有する、動物又は人のコアボディ温度を測定するためのボディ温度検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物のコアボディ温度を測定するためのゼロ熱流温度検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
公開された特許出願公開公報ＤＥ３５２７９４２Ａ１は、人又は動物のコアボディ温度を測定するための温度検知装置を開示する。検知装置の片側は、人又は動物のボディの皮膚に対して配置されなければならない。センサとボディの皮膚との間の接触領域に対して垂直な次元で、接触領域から離れる方向において、装置内部の温度センサは、述べられる順に、第１の温度センサ、熱絶縁体、第２の温度センサ及び加熱素子を有する。
【０００３】
温度検知装置がボディの皮膚に対して配置される場合、第１の温度センサは皮膚温を測定する。コアボディの温度が周囲温度より高いとすると、温度検知装置と皮膚との間にある接触領域から離れる方向に検知装置内で減少している温度勾配があり、温度検知装置内部の特定の位置が接触領域から離れているほど、当該特定の位置での温度は、より低い。特に、熱絶縁体は、この勾配において重要な段階を作る。結果的に、第２の温度センサは、第１の温度センサより低い温度を測定するだろう。減少している温度勾配の結果として、熱流が、接触領域から離れる方向に温度センサを通じて存在しているだろう。
【０００４】
動物又は人のボディの温度勾配が同様にあることに注意されたい。ボディのコアは、皮膚より高い温度を持つ。熱流が、ボディのコアから皮膚へ向かって存在する。ボディの皮膚に対して温度検知装置を配置することは、検知装置の下の皮膜の温度に影響する。検知装置の下の皮膚の一部は、温度検知装置の局所的絶縁効果のため、より暖かくなる。結果として、ボディの熱流が減少する。装置自体の温度勾配の結果として、温度検知装置を通じた熱流が依然ある。温度検知装置は、完璧な絶縁体として作用せず、結果として、皮膚温はコアボディ温度より依然低い。
【０００５】
第１の温度センサと第２の温度センサとの間で測定された温度差は、接触領域から温度検知装置の上部へ向かった熱流に対する測定値である。この測定された温度差は、加熱素子を制御するために用いられる。センサの上部が暖められる場合、断熱により作られる検知装置内部の温度勾配が部分的に消える。結果として、温度検知装置とボディの皮膚との間の接触領域から検知装置の上部へ向かう熱流が減少する。結果として、ボディの皮膚は、暖かくなり、コアボディ温度に近くなる。第１の温度センサと第２の温度センサとの間で測定された温度差が非常に小さく、実質的にゼロに等しくなるまで、加熱素子は加熱されるだろう。
【０００６】
第１の温度センサと第２の温度センサとの間の温度差がゼロである場合、温度検知装置内部の熱流は同様にゼロである。温度検知装置を通る熱流がない場合、ボディから温度検知装置への熱流は同様にゼロに近い。ボディと温度検知装置との間に熱流がない場合、温度検知装置がボディのコアと同じ温度を持つと仮定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、引用された技術の温度検知装置は、十分に正確でないことが知られている。特に臨床セッティングで、正確にコアボディ温度を検知することは重要である。
【０００８】
本発明の目的は、より正確に対象物のコアボディ温度を測定するゼロ熱流温度検知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様は、請求項１に記載のゼロ熱流温度検知装置を提供する。本発明の第２の態様は、請求項１５に記載のボディ温度検知装置を提供する。
【００１０】
本発明の第１の態様によるゼロ熱流温度検知装置は、対象物のコアボディ温度を検知するための検知装置である。ゼロ熱流温度検知装置は、第１側部及び第２側部を持つ層を有する。使用中、第１側部が対象物に最も近い。層の第２側部は、第１側部の反対側に設けられている。使用中、第１側部から第２側部への第１の方向の第１の熱流に応じて層にわたる第１の温度差を得るための層がある。
【００１１】
ゼロ熱流温度検知装置は、更に、層の第１側部で第２の方向に異なる第２の温度を検知する第１の勾配センサを有する。第２の方向は、層の第１側部の第１の境界から層の第１側部の第２の境界へ延在する。
【００１２】
ゼロ熱流温度検知装置は、更に、層の第１側部に配置される第１の熱流変調器を有する。熱流変調器は、層の第１側部で第２の方向の第２の熱流を変えるように構成される。第２の熱流を変えることは、結果的に第２の温度差に影響することになる。
【００１３】
ゼロ熱流温度検知装置は、更に、検知された第２の温度差に依存して、第１の熱流変調器を制御するための熱流変調器コントローラを有する。熱流変調器コントローラは、第２の温度差の絶対値が減少するように第１の熱流変調器を制御する。
【００１４】
ゼロ熱流温度検知装置は、温度検知装置と対象物の表面との間の接触領域の端点での熱損失の結果として、層の下に横方向に温度勾配を持つ。層の第１側部での温度勾配に対する他の理由は、コアボディ温度が測定される対象物の上部層の横方向の温度勾配である。対象物内部で、熱流は、対象物が温度検知装置と接触する領域から離れて横方向に存在する。層の下の温度勾配は、ネガティブな態様で温度装置の正確さに影響する。温度勾配の結果として熱流が依然ある場合、層の第１側部の温度はコアボディ温度を正確にまだ表していない。温度検知装置の温度がコアボディ温度に等しいという仮定は、斯様な状況では誤っている。更にまた、層の第１側部の特定の位置で温度を測定するために用いられる温度センサは、ゼロより大きいサイズを持つ。第１側部に温度勾配がある場合、温度センサは同様にこの勾配に従属し、センサの最も熱いポイントとセンサの最も冷たいポイントとの間にある温度を測定する。
【００１５】
本発明の第１の態様による温度勾配センサは、層の第１側部に均一な温度があるかどうか、又は温度差があるかどうかを測定する。層の第１側部で横方向に温度勾配がある場合、高い温度から低い温度の方向に熱流がある。熱流変調器は、熱を加えるか又は取り出すことにより熱流に影響できる。温度勾配が熱流変調器の方向に減少している場合、熱流変調器は熱を加え、結果として、絶対温度差が、より小さくなるか実質的にゼロに等しくなる。温度勾配が熱流変調器の方向に増大している場合、熱流変調器は、より小さな絶対温度差を得るか又は実質的にゼロに等しい絶対温度差を得るために熱を取り出す。
【００１６】
横方向の層の下の温度分布が、より均一になる場合、横方向の熱流は、より小さい。これは、結果的に、層の第１側部の温度がコアボディ温度に少なくともより等しいという事実になる。更にまた、層の第１側部に置かれる各温度センサは、温度センサ内部でより小さな温度差に従属し、結果的に、より正確に温度を測定する。よって、コアボディ温度の測定の正確さは、分布がより均一になるように層の第１側部で温度分布に影響することにより増大する。
【００１７】
第１の熱流変調器が、ヒーター、冷却器又はヒーター及び冷却器の組合せでよい点に留意されたい。
【００１８】
層の第１側部は、有限寸法を持つ平面である。平面が終わる位置は、境界と呼ばれている。第１側部の境界のための他の記述は、第１側部の縁、第１側部の端点又は第１側部の終点である。第２の方向は、第１の境界から第２の境界へ延在する。これは、第２の方向が第１側部の平面の方向にほぼ従い、第１側部の平面にほぼ平行であることを意味する。しかしながら、ゼロ熱流温度検知装置が対象物の湾曲面と接触している場合、第１側部は湾曲していてもよい。第２の方向は、湾曲面に従うか、又は第２の方向は、第１側部の第１の境界から第１側部の第２の境界の方へ延在するラインに従ってもよい。
【００１９】
「第１の熱流に応じた層上の第１の温度差を得る」層は、本願明細書のこの部分の継続においては、略語により熱絶縁体と呼ばれている。「層を流れる任意の熱を防止する」という意味において、層は熱絶縁体ではないが、層が第１の熱流に応じた層上の第１の温度差を得るためにあるので、それは絶縁体と呼ばれる。熱流が熱を非常によく伝導する材料を流れる場合、温度差は材料の第１側部と材料の第２側部との間に存在しないだろう。よって、層は、絶縁体の特性を部分的に持ち、層を流れる熱流を部分的に可能にする。
【００２０】
実施例では、ゼロ熱流検知装置は、第１の方向の第２の温度勾配、より詳しくは第２の温度差を検知するための第２の勾配センサを更に有する。ゼロ熱流検知装置は、熱絶縁体の第２側部に配される第２の熱流変調器を更に有する。第２の熱流変調器は、第１の熱流が変わるように第１の熱流に影響する、結果的に第２の温度差となるように構成される。熱流変調器コントローラは、検知された第２の温度差を用いて第２の熱流変調器を制御するように更に構成される。熱流変調器は、検知された第２の温度差の絶対値が減少するように制御される。
【００２１】
他の実施例では、ゼロ熱流変調器は、熱絶縁体の第２側部に置かれる他の熱絶縁体を持つ。第２の熱流変調器は、熱絶縁体と他の熱絶縁体との間に位置されて挟まれている。ゼロ熱流変調器の効率を増大するため他の熱絶縁体を持つことは、有利である。第２の熱流変調器は、第１の方向の第１の熱流が影響されるように熱を加えるか又は取り出す必要があり、第２の熱流変調器がゼロ熱流温度検知装置の周囲から熱を加えるか、又はゼロ熱流温度検知装置の周囲へ熱を取り出すならば、非効率的である。
【００２２】
他の実施例では、ゼロ熱流検知装置の第１の温度勾配センサは、第１の温度センサ及び第２の温度センサを有する。第１の温度センサ及び第２の温度センサは、熱絶縁体の第１側部に位置され、第１の位置及び第２の位置で温度を測定する。第１の位置及び第２の位置は、第２の方向にずれている。第２の温度センサは、第１の温度センサと第１の熱流変調器との間に位置される。
【００２３】
温度差を測定するために２つの温度センサを使用することは、温度差を検知するのに非常に有効で効率的なやり方である。熱流変調器コントローラは、第１の温度差の絶対値を低減するために、熱流変調器を制御する。これは、熱流変調器を制御する効果が第１の温度勾配センサにより測定可能であるフィードバックループを必要とする。第２の温度センサが第１の温度センサと第１の熱流変調器との間に位置される場合、第１の温度勾配センサは、第２の熱流の変化の結果として、第１の温度差の変化の影響を測定することが最もできる。
【００２４】
他の実施例では、第２の温度センサが第１の温度センサより低い温度を測定する場合、熱流コントローラは第１の熱流変調器に熱を加えるように指示するか、又は第２の温度センサが第１の温度センサより高い温度を測定する場合、熱流コントローラは第１の熱流変調器に熱を取り出すように指示する。第１の温度センサの第１の位置の温度が第２の温度センサの第２の位置の温度より高い場合、第２の熱流は第１の位置から第２の位置へのラインをほぼフォローする。これは、第２の熱流が同様に第１の熱流変調器の方へ流れることを意味する。この場合、第１の熱流変調器の位置に熱を加えることは有利であり、それは結果的に第１の熱流変調器の直接隣で第１の熱流変調器から離れる熱流になる。この局所的熱流は、第２の温度センサの方向に熱を運び、結果的に第２の位置での温度が増大する。よって、この状況で熱を加えることは、第１の温度勾配センサにより測定される第１の温度差のより低い絶対値に結果としてなる。よって、横方向の熱損失が少なくなり、温度検知装置が、より正確に検知できる。
【００２５】
他の実施例では、ゼロ熱流温度検知装置は、第３の温度センサを持つ。第３の温度センサは、熱絶縁体の第２側部に位置され熱絶縁体の第２側部で温度を検知する。第２の温度勾配センサは、第２の温度差を検知するために、第１の温度センサ又は第２の温度センサのうちの１つと組み合わせて、第３の温度センサを使用する。
【００２６】
第２の温度勾配センサは、第１の方向の第２の温度差を測定すべきである。従って、第１側部の温度と第２側部の温度との差が、第２の温度差である。第１側部の温度は、第１の温度センサにより検知される温度により表されるか、第２の温度センサにより検知される温度により、又は第１の温度センサ及び第２の温度センサにより検知された温度の複合値により表される。第２側部の温度は、第３の温度センサにより検知される温度により表される。第１の温度勾配センサの第１の温度センサ及び第２の温度センサを第２の温度勾配センサにおいて同様に使用することは、有利である。それは、ゼロ熱流温度検知装置の温度センサの効率的な使用である。
【００２７】
実施例では、第１の熱流変調器は、熱絶縁体の第１側部の境界の一つに配置される。前述のように、第１の温度差は、温度検知装置と対象物の表面との間の接触領域の境界で、横方向の熱損失の結果である。第１の熱流変調器がこれらの境界の一つ以上に位置される場合、失われた熱は、横方向に流れる第２の熱流の結果でなくて、第１の熱流変調器により生成される熱の結果である。熱流変調器は、これらの位置で第２の熱流に関して絶縁体として機能する。それは、結果的に熱絶縁体の第１側部でのより小さな第１の温度差になる。実際的な実施例では、熱絶縁体の第１側部の全体の境界に沿って配される第１の熱流変調器を持つことは、有利である。これは、横方向の熱損失を完全に防止する。
【００２８】
他の実施例では、熱絶縁体は、一つ以上の特定の特性を持つ。
【００２９】
第１の特定の特性は、熱絶縁体の熱伝導率が対象物の上部層の熱伝導率からは１０倍より離れていないということである。第１の熱伝導率を持つ材料から第２の異なる熱伝導率を持つ材料への熱遷移は、遷移の近く又は遷移のところで曲がる熱流に結果としてなるので、最大１０の偏差因子は有利である。例えば、熱流が超低熱伝導率を持つ材料の方向へ流れる場合、熱流が超低熱伝導率を持つ材料に到達する直前に、熱流は層の左又は右へ曲がる。横方向に曲がる熱流は、不所望な横方向の熱損失及び不正確な温度測定に関与する。第１の熱伝導率が第２の熱伝導率と同じオーダーにある場合、熱流の方向は第１の伝導率から第２の伝導率への遷移によりそれほど影響されない。これは、温度測定の正確さが、対象物の上部層の熱流によりたどられる経路に大きく依存するので、ゼロ熱流温度検知装置において有利である。
【００３０】
第２の特定の特性は、熱絶縁体の熱伝導率が、対象物の上部層の熱伝導率より低いということである。熱絶縁体の第１側部が、対象物のボディのコアから熱絶縁体の第１側部へと流れる熱の結果として対象物により加熱される場合は正確な測定のために有利であり、この熱が、その後熱絶縁体の第２側部へ流れる場合は有利ではない。このため、熱絶縁体の熱伝導率が対象物の上部の層の熱伝導率より低い場合には、後で熱絶縁体の第２側部へ流れる熱量よりも多くの熱が、対象物のボディのコアから第１側部へと流れることになる。
【００３１】
第３の特定の特性は、熱絶縁体が可撓性の材料であるということである。コアボディ温度が検知される対象物は、平坦面を必ずしも持たない。例えば、ゼロ熱流温度検知装置は、曲がっている人の頭のコアボディ温度を検出するために用いられる。従って、ゼロ熱流温度検知装置が対象物との接触を生じるとき、ゼロ熱流温度検知装置が対象物の表面をフォローするように、可撓性の材料の熱絶縁体を持つことは有利である。良好な接触は、正確なコアボディ温度測定のために必要とされる。ゼロ熱流温度検知装置が対象物の表面とあまり良好には接触していない場合、あまりに多くの熱が横方向に失われる。
【００３２】
第４の特定の特性は、熱絶縁体が、流体を吸収しないように構成されるということである。ゼロ熱流温度測定装置は、例えば人のコアボディ温度を測定するために使用される。人は相対的に高い周囲温度のため発汗し、ゼロ熱流温度センサが皮膚と接触することを生じる位置で人の皮膚が汗をかき始めると予測される。材料が流体を吸収する場合、熱絶縁体の熱伝導率は非常に増大する。前述されるように、熱絶縁体のあまりにも高い熱伝導率が、結果的に不正確なコアボディ温度測定となる。
【００３３】
実際的な実施例では、熱絶縁体の材料は、ネオプレン（ポリクロロプレン）である。ゼロ熱流温度検知装置が人のコアボディ温度を測定するために使用される場合、ネオプレンは４つの条件を全部満たす。実際的な材料の他の例は、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥｔｈｙｌｅｎｅＰｒｏｐｙｌｅｎｅＤｉｅｎｅＭｏｎｏｍｅｒ）（ＥＰＤＭ）ゴム、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、メチルアクリル酸塩（ＥＭＡ）、エチレン酢酸ビニル（ｅｔｈｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅ）（ＥＶＡ）及びポリオレフィンである。
【００３４】
実施例では、ゼロ熱流温度検知装置は、熱絶縁体の第１側部で温度を測定するために熱絶縁体の第１側部に温度センサを有する。幾つかの条件が満たされる場合、温度センサにより検知される温度は、対象物のコアボディ温度を表す。ゼロ熱流温度検知装置は、検知された温度が確実にコアボディ温度を表すかどうかを決定するための決定手段を有する。特定の実施例では、次の条件の一つだけが満たされる必要があり、他の特定の実施例では、次の条件の両方が満たされる必要がある。
【００３５】
第１の条件は、温度センサにより現在検知された温度が、既定の数の以前に先行して検知された温度の平均から既定の第１の閾値よりも離れていないということである。この条件が満たされる場合、検知された温度は、安定であるとみなされ、これは、対象物とゼロ熱流温度センサとの間で熱平衡に到達する指標となる。熱平衡が得られる場合、検知された温度は、コアボディ温度の信頼性が高い指標である。実際的な実施例では、第１の閾値は、１０―１である。
【００３６】
第２の条件は、第２の温度勾配センサにより検知される第２の温度差の絶対値が第２の閾値より小さいということである。第２の温度差の絶対値が十分に小さい場合、第１の熱流は同様に小さい。第１の熱流が小さい場合、熱絶縁体の第１側部での温度が、対象物のボディのコアボディ温度の近くにある。実際的な実施例では、第２の閾値は、１０―１である。
【００３７】
他の実施例では、ゼロ熱流温度検知装置は、熱絶縁体の第１側部での検知温度が対象物のコアボディ温度の信頼性が高い指標であるかどうかのフィードバックをユーザに供給する手段を更に有する。ゼロ熱流温度検知装置のユーザは、しばしば、人の治療について決めるために、人についての信頼性が高い温度情報を必要とする医学専門家である。信頼できない温度に判断の基礎をおくことは、望ましくないし、おそらく危険である。従って、望ましくない又は危険な状況を防止するために検知されたコアボディ温度の信頼性についてのフィードバックをユーザに供給することは、有利である。
【００３８】
実施例では、ゼロ熱流温度検知装置は、熱量検出器を更に有する。熱量検出器は、熱絶縁体の第１側部での熱量の存在を検出するためである。熱量は、熱絶縁体の第１側部で、検知された熱抵抗に基づいて検出される。熱量検出器は、検知された熱抵抗が既定の閾値熱抵抗より高い場合、熱量が存在すると決定する。熱抵抗は、変調された第２の熱流を得るために変調信号に基づいて第１の熱流変調器を制御し、第１の温度センサ及び／又は第２の温度センサにより検知された温度を分析することにより検知される。第１の温度センサ及び／又は第２の温度センサの検知された温度は、第１の温度センサ及び／又は第２の温度センサの検知された温度への変調信号の移送に基づいて、第１の熱流変調器と第１の温度センサ及び／又は第２の温度センサとの間の熱抵抗を推定するために分析される。
【００３９】
熱量は、例えば、コアボディ温度が測定される対象物である。熱量が存在する場合、ゼロ熱流温度検知装置は、コアボディ温度を検知するために動作される。熱量検出器は、熱流コントローラがその動作を実施するように、ゼロ熱流検知装置が「使用中である」ことを熱流コントローラに知らせる。熱量が存在しない場合、熱量検出器は、ゼロ熱流温度検知装置の幾つかの部品に待機状態に入るように指示する。従って、熱量検出器は、ゼロ熱流温度検知装置の動作を自動化するために用いられる。
【００４０】
他の実施例では、ゼロ熱流温度検知装置は、熱絶縁体の第１側部での熱量の存在についてのフィードバックをユーザへ供給するための手段を更に有する。
【００４１】
ゼロ熱流温度検知装置の正確な機能は、検知装置の正しい使用にも依存する。検知装置が人の皮膚に良く取付けられない場合、ゼロ熱流検知装置はコアボディ温度を正確に検知しない。センサの不正確な使用に対してユーザに警告するために、検知された不在であることを検知装置のユーザに知らせることは、有利である。更にまた、例えば患者のコアボディ温度が遠隔で監視される医療的設定では、患者から離れた位置にいる医学専門家がゼロ熱流温度検知装置と患者の皮膚との間の正しい接触に関する情報を受信することは、有利である。
【００４２】
実施例では、ゼロ熱流温度検知装置は、第１の熱流変調器温度センサを更に有する。第１の熱流変調器温度センサは、第１の熱流変調器に隣接して配される。ゼロ熱流温度検知装置は、更に、安全手段を有する。安全手段は、ゼロ熱流温度検知装置の一部が第１の安全温度より暖かくなることを防止し、ゼロ熱流温度検知装置の一部が既定の第２の安全温度より冷たくなることを防止する。第１の熱流変調器の検知温度が第１の安全温度より高い場合、安全手段は第１の熱流変調器による熱の追加を低減し、又は第１の熱流変調器の検知温度が第２の安全温度より低い場合、安全手段は第１の熱流変調器による熱の取り出しを低減する。
【００４３】
ゼロ熱流温度検知装置が動物又は人間のコアボディ温度を測定するために使用される場合、当該検知装置は動物又は人間の皮膚との接触を生じる必要がある。検知装置があまりに熱いかあまりに冷たい場合、皮膚は損傷を受ける。検知装置が長い期間あまりに熱いかあまりに冷たい場合、損傷はもっと大きくさえなる。斯様なゼロ熱流温度検知装置の一部のあまりに高い又はあまりに低い温度を防止する手段を持つことが望ましい。ゼロ熱流温度検知装置は、熱を加えるか又は熱を取り出す能動的部品、すなわち、第１の熱流変調器を持つ。第１の安全温度を超える、第１の熱流変調器の過熱を防止することにより、及び第２の安全温度より第１の熱流変調器が冷たくなっていることを妨げることにより、ゼロ熱流温度検知装置の一部は、あまり暖かくもあまり冷たくもならない。
【００４４】
他の実施例では、第２の熱流変調器温度センサは、第２の熱流変調器に隣接して配される。第２の熱流変調器温度センサは、第２の熱流変調器の温度を検出する。安全手段は、第２の熱流変調器の検知温度が第１の安全温度より高い場合、第２の熱流変調器による熱の追加を低減するように更に構成される。安全手段は、第２の熱流変調器の第２の検知温度が第２の安全温度より低い場合、第２の熱流変調器による熱の取り出しを低減するように更に構成される。
【００４５】
第２の熱流変調器は、ゼロ熱流温度検知装置の第２の能動的熱部品である。従って、第２の熱流変調器があまりに熱いかあまりに冷たくなる場合、それぞれ、安全手段が熱の追加又は取り出しを低減するように、第２の熱流変調器が第２の熱流変調器温度センサに付随される場合、より安全である。これは、コアボディ温度が検出される人間又は動物の皮膚に対する損傷の不所望な効果を防止する。
【００４６】
他の実施例では、ゼロ熱流温度検知装置の安全手段は、第１の熱流変調器の電力消費を分析するように更に構成される。電力消費が既定の電力安全性閾値を超える場合、安全手段は、第１の熱流変調器に供給される電力を低減するように更に構成される。
【００４７】
第１の熱流変調器により使用される電力は、ゼロ熱流温度検知装置に加えられる熱量のため、又はゼロ熱流温度検知装置から取り出される熱量に対する尺度である。あまりに多くの電力使用は、ゼロ熱流温度検知装置があまりに熱いかあまりに冷たくなっている印である。あまりに多くの電力が使われる場合、温度の問題が防止されるように、電力使用を低減することが望ましい。更にまた、第１の熱流変調器が電気的エネルギーで動作する可能性がある。電気的エネルギーを使用することは、検出装置内部の短絡回路又はコアボディ温度が検知される対象物を介した短絡回路の危険を含む。特に、動物又は人間のボディを介した短絡回路は、動物又は人間に対して危険である。短絡回路は、第１の熱流変調器のあまりに高い電力使用を検出することにより検出される。実際的な実施例では、安全手段は、更に、第２の熱流変調器の電力消費を分析し、安全閾値が越えられる場合、第２の熱流変調器へ供給される電力を低減する。
【００４８】
本発明の第２の態様によると、ボディ温度検知装置が、動物又は人間のコアボディ温度を測定するために供給される。ボディ温度検知装置は、本発明の第１の態様によるゼロ熱流温度検知装置を有する。
【００４９】
本発明のこれら及び他の態様が、以下に説明される実施例を参照して明らかに説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、対象物に対して配置されたゼロ熱流温度検知装置の第１の実施例の断面図を模式的に示す。
【図２】図２は、ゼロ熱流温度検知装置の第２の実施例の断面図を模式的に示す。
【図３ａ】図３ａは、ゼロ熱流温度検知装置の第３の実施例の断面図を模式的に示す。
【図３ｂ】図３ｂは、第１側部から見たゼロ熱流温度検知装置の第３の実施例を模式的に示す。
【図４ａ】図４ａは、ゼロ熱流温度検知装置の第４の実施例の断面図を模式的に示す。
【図４ｂ】図４ｂは、第１側部から見た第４の実施例を模式的に示す。
【図５】図５は、ユーザへのフィードバックを供給するための手段を有するゼロ熱流温度検知装置の第５の実施例を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
異なる図の同じ参照符号を持つ部材は、同じ構造特徴及び同じ機能を持つか、又は同じ信号であることに留意されたい。斯様な部材の機能及び／又は構造体が説明された場合、詳細な説明において、その反復説明の必要はない。
【００５２】
図は、単なる図式であり、一定の比率で描画されてはいない。特に明確にするため、幾つかの寸法は、強く誇張されている。
【００５３】
第１の実施例は、図１に示される。図１は、対象物１１３の表面１１４に配置されるゼロ熱流温度検知装置１００の第１の実施例の断面図を示す。ゼロ熱流温度検知装置１００は、対象物１１３のコアボディ１０９のコアボディ温度を検知する。ボディ１１３において、特定の温度を表す破線の温度ライン１１１が描かれている。ゼロ熱流温度検知装置１００は、第１の熱流に応じて層上に第１の温度差を得るための層１０７を有する。層１０７の第１側部１１２は、対象物１１３の表面１１４に最も近い。ゼロ熱流温度検知装置１００は、第１側部１１２で第１の熱流変調器１０３及び第１の温度勾配センサ１０５を具備する。第１の温度勾配センサ１０５は、熱流変調器コントローラ１０２に接続されている。熱流変調器コントローラ１０２は、第１の熱流変調器１０３に接続されている。ゼロ熱流温度検知装置１００は、更に、第２の温度勾配センサ１０６と第２の熱流変調器１０４とを有する。第２の熱流変調器は、熱絶縁体１０７の第２側部１０８に配置される。第２側部１０８は、層１０７の第１側部１１２の反対側である。熱流変調器コントローラ１０２は、第２の熱流変調器１０４及び第２の温度勾配センサに接続されている。
【００５４】
略語により、「第１の熱流に応じた層上の第１の温度差を得る」層１０７は、本願明細書のこの部分の継続においては、熱絶縁体と呼ばれている。「層を流れる任意の熱を防止する」という意味において、層１０７は熱絶縁体ではないが、層１０７が第１の熱流に応じた層１０７上の第１の温度差を得るためにあるので、それは絶縁体と呼ばれる。熱流が熱を非常によく伝導する材料を流れる場合、温度差は材料の第１側部と材料の第２側部との間に存在しないだろう。よって、層１０７は、絶縁器の特性を部分的に持ち、層１０７を流れる熱流を部分的に可能にする。
【００５５】
図１に描かれるように、対象物１１３は熱１０１を放射する。この放射された熱の結果として、対象物１１３の上部層の温度は、コアボディ温度より低い。ゼロ熱流温度検知装置１００が対象物１１３との接触を生じる場合、対象物１１３の上部層内の温度は対象物１１３のコアボディ１０９の温度の近くのレベルまで上昇する。よって、熱絶縁体１０７の第１側部１１２での温度は、対象物１１３のコアボディ１０９の温度近くにある。熱絶縁体１０７の第２側部１０８は、最初に周囲の温度を持ち、これは第１側部１１２での温度とは異なっている。第１の温度差は、第１側部１１２と熱絶縁体１０７の第２側部１０８との間の温度差であり、これにより第１の側部１１２から熱絶縁体１０７の第２側部１０８への第１の方向に第１の熱流が生じる。第１の熱流の結果として、第１側部１１２での温度は、対象物１１３のコアボディ１０９の温度の近くにはならない。第１側部１１２と第２側部１０８との間の第１の温度差は、第２の温度勾配センサ１０６により測定される。測定された第１の温度差に応じて、熱流変調器コントローラ１０２は、第１の温度差の絶対値が減少するように第２の熱流変調器１０４を制御する。第１の温度差の絶対値が減少する場合、第１の熱流は、より少ない熱を運び、熱絶縁体１０７の第１側部１１２での温度は、対象物１１３のコアボディ１０９の温度により近くなる。
【００５６】
しかしながら、温度ライン１１１により描かれるように、ボディ１１３の上部層の温度勾配が依然ある。温度勾配は、ゼロ熱流温度検知装置１００とボディ１１３との間の接触領域の外側のボディ１１３の表面１１４での熱損失により生じ、熱絶縁体１０７の第１側部１１２の第１の境界１１５又は第２の境界１１６の熱損失により生じる。実用的には、薄い開口部が、ゼロ熱流温度検知装置１００とボディ１１３との間に存在し、この薄い開口部を通じて熱が開放される。よって、矢印１１０により示されるように第２の方向で、熱絶縁体１０７の第１側部１１２の中央の位置と熱絶縁体１０７の第１側部１１２の第１の境界１１５との間に第２の温度差がある。温度勾配は、第１側部１１２の中心と第１側部１１２の第２の境界１１６との間にも存在するだろう。
【００５７】
第２の温度差は、コアボディ温度測定の不正確さに関与する。第１の温度勾配センサ１０５は、第２の方向１１０の第２の温度差を測定する。熱流変調器コントローラ１０２は、第１の温度勾配センサ１０５から第２の温度差の値を受け取り、第１の熱流変調器１０３を制御するために、この値を使用する。温度が第１の熱流変調器１０３からより離れた位置よりも第１の熱流変調器１０３近くの位置で低い場合、第１の熱流変調器１０３は熱を加える必要がある。熱の追加のための命令が、熱流変調器コントローラ１０２により供給される。第１の熱流変調器１０３が熱を加える場合、第２の温度差は減少する。結果的に、第１側部１１２であって、ゼロ熱流温度検知装置との接触領域の下の対象物１１３の上部層の温度分布は、より均一になり、対象物１１３のコアボディ１０９の温度と等しくなければより近くなる。よって、ゼロ熱流温度検知装置１００の正確さは、増大される。
【００５８】
周囲が対象物１１３のコアボディ１０９の温度より暖かい場合に留意されたい。斯様な状況では、第１の熱流変調器１０３及び第２の熱流変調器１０４は、第２の温度差及び第１の温度差それぞれを減らすために熱を取り出す必要がある。第１の熱流変調器１０３及び第２の熱流変調器１０４は、加熱素子、冷却素子又は冷却及び加熱素子を有する。
【００５９】
熱絶縁体１０７の材料は、ネオプレンである。ネオプレンの熱伝導率は、約０．３Ｗ／ｍＫである。この熱伝導率は、結果的に人間のコアボディ温度の正確な測定になる。人間の皮膚の熱伝導率は、０．６Ｗ／ｍＫである。対象物１１３の上部層１１４の熱伝導率と同じオーダーではあるがより低い熱伝導率を持つ熱絶縁体１０７を使用することは、結果的に正確なコアボディ温度測定となる。ネオプレンは、柔らかく、可撓性で伸ばすことのできる材料であるので、同様の他の利点を持つ。ゼロ熱流温度検知装置１００は、湾曲面を持つ対象物１１３のコアボディ温度を測定するために使用される。熱絶縁体１０７が柔らかい材料である場合、ゼロ熱流温度検知装置１００は、対象物１１３の表面の形状をフォローする。更にまた、ネオプレンは、いわゆる独立気泡材料であり、これは流体が材料のガス充填セルに入ることができないことを意味する。ネオプレンは流体を吸収せず、これは、吸収される流体があると熱絶縁体内の熱ショートカットが生じてしまうので、有利である。他の実施例では、熱絶縁体１０７は、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥｔｈｙｌｅｎｅＰｒｏｐｙｌｅｎｅＤｉｅｎｅＭｏｎｏｍｅｒ）（ＥＰＤＭ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、メチルアクリル酸塩（ＥＭＡ）、エチレン酢酸ビニル（ｅｔｈｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅ）（ＥＶＡ）及びポリオレフィンである。
【００６０】
熱流変調器コントローラ１０２の実施例では、ＰＩコントローラ（比例積分調節器）が用いられる。以下の式は、第１の熱流変調器を制御するためのＰＩ制御ループを表す：
Ｈｈｆｍ１（ｔ）＝Ｈｈｔｆｍ１（ｔ―１）＋Ｋｉ＊ＴＤ２（ｔ）＋Ｋｐ＊ｄＴＤ２（ｔ）
ここで、Ｈｈｆｍ１（ｔ）は時刻ｔで第１の熱流変調器１０３により加えられるか又は取り出される熱であり、ＫｉはＰＩコントローラの第１のパラメータであり、ＫｐはＰＩコントローラの第２のパラメータであり、ＴＤ２（ｔ）は時刻ｔでの第２の温度差であり、ｄＴＤ２（ｔ）＝ＴＤ２（ｔ）−ＴＤ２（ｔ―１）である。
【００６１】
熱流変調器コントローラ１０２の他の実施例で、例えばＰＩＤコントローラ、又は人工知能を持つコントローラのような他のタイプのコントローラが用いられてもよい点に留意されたい。
【００６２】
前に示されたように、コアボディ温度がゼロ熱流温度検知装置１００により測定される対象物１１３は、動物又は人間のボディである。しかしながら、ゼロ熱流温度検知装置１００の使用は、生きているものに限定されない。対象物１１３のコアボディ１０９から対象物１１３の表面１１４への熱流又は逆方向の熱流がある限り、ゼロ熱流温度検知装置１００は、同様に静的対象物のコアボディ温度を測定するために使用されてもよい。
【００６３】
図２は、ゼロ熱流温度検知装置２００の他の実施例を示す。ゼロ熱流温度検知装置２００は、熱絶縁体２０８を有する。熱絶縁体２０８の第１側部２１７に、第１の熱流変調器２０９、第１の温度センサ２１８、第２の温度センサ２１１及び第１の熱流変調器温度センサ２１０が位置される。第１の熱流変調器温度センサ２１０が、第１の熱流変調器２０９の直接的な近辺に、又は隣接して配置される。熱絶縁体２０８の第２側部に、第３の温度センサ２１５及び第２の熱流変調器２０７が位置される。ゼロ熱流温度検知装置２００は、通常の制御ユニット２０１を更に有する。通常の制御ユニット２０１は、熱流変調器コントローラ２０２及び安全手段２１２を持つ。
【００６４】
第１の温度センサ２１８は、熱絶縁体２０８の第１側部２１７の中央近くの第１の位置で温度を測定する。第２の温度センサ２１１は、第１の熱流変調器２０９と第１の温度センサ２１８との間の第２の位置で温度を測定する。第１の温度センサ２１１及び第２の温度センサ２１１は、通常の制御ユニット２０１に接続されていて、信号２０６及び２０５をそれぞれ通常の制御ユニット２０１に送る。信号２０５及び２０６は、検知された温度に関する情報を有する。第１の温度センサ２１８と第２の温度センサ２１１との間の温度差に基づいて、熱流変調器コントローラ２０２は、第１の熱流変調器２０９を制御するための信号２０３を生成する。第２の温度センサ２１１で測定された温度が第１の温度センサ２１８で測定された温度より高い場合、第１の熱流変調器２０９に熱を取り出すように指示する信号２０３が生成される。
【００６５】
第１の熱流変調器温度センサ２１０は、第１の熱流変調器２０９の位置で温度を測定する。この温度は、通常の制御ユニット２０１への信号２０４として出される。安全手段２１２は、第１の熱流変調器温度センサ２１０により測定される温度が第１の既定の安全閾値より高いかどうか、又は第２の既定の安全閾値より低いかどうかを調べる。条件が満たされる場合、安全手段２１２は、熱流変調器コントローラ２０２と協働した第１の熱流変調器２０９に、熱の追加又は取り出しそれぞれを低減するように指示する。例えば、第１の熱流変調器２０９の温度が第１の安全閾値より高い場合、第１の熱流変調器２０９を制御する信号２０３は、第１の熱流変調器２０９に熱の追加を低減するように指示する。
【００６６】
第３の温度センサ２１５は、熱絶縁体２０８の第２側部２１６での温度を検知する。図２の実施例では、第３の温度センサ２１５は、第２の熱流変調器２０７と接触している。信号２１３は、第３の温度センサ２１５から通常の制御ユニット２０１により受信される。信号２１３は、熱絶縁体２０８の第２側部２１６で測定された温度を表す。第３の温度センサ２１５と第１の温度センサ２１８との間の温度差は、熱流変調器コントローラ２０２により第２の熱流変調器２０７を制御するために用いられる。信号２１４は、中央コントロールユニット２０１により第２の熱流変調器２０７に供給される。
【００６７】
他の実施例では、第３の温度センサ２１５と第２の温度センサ２１１との間の温度差が、第２の熱流変調器２０７を制御するために用いられる。更に他の実施例では、第１の温度センサ２１８及び第２の温度センサ２１１により測定された温度の平均温度を第３の温度センサ２１５により測定された温度により引かれた値が、第２の熱流変調器２０７を制御するために用いられる。
【００６８】
第３の温度センサ２１５は、第２の熱流変調器２０７に隣接して配置される。従って、安全手段２１２は、第２の熱流変調器２０７があまりに暖かいか又はあまりに冷たいかどうかを調べるために、第３の温度センサ２１５により検知される温度を使用する。検知された温度が安全範囲外にある場合、安全手段は、第２の熱流変調器２０７による熱の追加又は取り出しを低減するために第２の熱流変調器２０７の制御を干渉する。
【００６９】
図３ａは、ゼロ熱流温度検知装置３００の他の実施例を示す。図３ａは、ゼロ熱流温度検知装置３００の断面図を示す。図３ｂは、図３ａのラインＡＡ’でのゼロ熱流温度検知装置の断面図を示し、断面図は、図３ａの矢印により示される方向からとられている。
【００７０】
ゼロ熱流温度検知装置３００は、図３ａ及び図３ｂに示されるように、円筒状形状を持ち、熱絶縁体３０８を有する。熱絶縁体３０８の第１側部３１２で、ゼロ熱流温度検知装置３００は、第１の温度センサ３０１、第２の温度センサ３０３、第３の温度センサ３１１、第１の熱流変調器温度センサ３０４、第２の熱流変調器温度センサ３０９及び第１の熱流変調器３１０を有する。第１の熱流変調器３１０は、リング形状を持ち、熱絶縁体３０８の第１側部３１２の境界３０５に位置される。熱絶縁体３０８は、第１側部３１２の反対側に第２側部３０２を持つ。ゼロ熱流温度検知装置３００は、第２側部で第２の熱流変調器３０７及び第４の温度検知装置３０６を持つ。描かれてはいないが、ゼロ熱流温度検知装置３００が熱流変調器コントローラ及び安全手段を更に有する点に留意されたい。
【００７１】
図４ａは、ゼロ熱流温度検知装置４００の他の実施例の断面図を示す。図４ｂは、図４ａのラインＢＢ’でのゼロ熱流温度検知装置４００の断面図を示す。ゼロ熱流温度検知装置４００は、積層である。図４ａの底部層は、コアボディ温度が検知されるべき対象物に対して配置されなければならない。底部層は、複数の温度センサ４１０が配置される熱伝導材料４０９を有する。底部層の第１の境界に、第１の熱流変調器４０４が配置され、他方の境界に、第２の熱流変調器４０７が配置される。後続の層は、第１の熱絶縁体４０３である。第１の熱絶縁体の上に、第３の熱流変調器４０２が置かれる。第３の熱流変調器４０２上に、第２の熱絶縁体４０１が配置される。第３の熱流変調器温度センサ４０５は、第２の熱絶縁体４０１と第３の熱流変調器４０２との間の接触領域に配置される。
【００７２】
第３の熱流変調器温度センサ４０５と複数の温度センサ４１０の少なくとも１つとの間の第１の温度差は、底部層から第３の熱流変調器４０２への第１の方向の熱流に対する尺度である。第１の温度差は、温度差の絶対値を低減するため第３の熱流変調器４０２を制御するために用いられる。使用時に、第３の熱流変調器温度センサ４０５と複数の温度センサ４１０との間の第１の温度差がゼロに近いか、ゼロに等しい場合、複数の温度センサ４１０の温度は、対象物のコアボディ温度付近にある。
【００７３】
使用時、ゼロ熱流温度検知装置４００の底部層が対象物の表面との接触を生じる場合、熱伝導材料４０９は、対象物の表面と熱を交換し、図１の実施例で説明されたように、矢印４１１により示される第２の方向の第２の温度差に従属するようになる。複数の温度センサ４１０は、温度センサ４１０のそれぞれの位置の間の第２の温度差を検知する。第１の熱流変調器４０４又は第２の熱流変調器４０７の近くの温度が熱伝導材料４０９の中心での温度から逸脱している場合、ゼロ熱流温度検知装置４００のコントローラ（図示せず）は、複数の温度センサ４１０により測定された第２の温度差の絶対値がより小さくなるように熱を加えるか又は熱を取り出すように第１の熱流変調器４０４又は第２の熱流変調器４０７に指示する。第２の温度差の絶対値が、より小さくなる場合、熱伝導材料４０９のより均一な温度分布は得られ、結果的に、対象物のコアボディ温度は、より正確に検知される。
【００７４】
第３の熱流変調器４０２の上部に置かれる熱絶縁体４０１は、ゼロ熱流温度検知装置４００の周囲への不必要な熱損失を防止するための機能を持つ。第３の熱流変調器４０２を絶縁することにより、第３の熱流変調器４０２により加えられるか又は取り出される熱のほとんどは、検知装置４００の底部から第３の熱流変調器４０２の方への熱流に影響するために用いられる。それは、結果的に、より効率的なゼロ熱流温度検知装置４００となる。
【００７５】
ゼロ熱流温度検知装置４００の形状は、他の実施例で異なってもよい点に留意されたい。形状は、図３ｂ及び図４ｂに描かれるような形状に限定されない。第１側部の他の可能性がある形状は、例えば、正方形、楕円形又は多角形である。
【００７６】
図５は、ゼロ熱流温度検知装置５００の他の実施例を示す。ゼロ熱流温度検知装置５００は、２つの部分、第１部分と第２部分とから成る。第１の部分及び第２の部分は、ワイヤ５０８を介して接続されるか、又は他の実施例では、例えば無線データ接続を介して接続される。
【００７７】
第１の部分は、ゼロ熱流温度検知装置５００の制御及びフィードバック手段５０１である。第２の部分は、ゼロ熱流温度検知装置の検知手段５１０である。使用時、検知手段５１０は、コアボディ温度が測定されるべき対象物との接触を生じる。検知手段５１０は、例えば、温度センサ、熱流変調器及び熱絶縁体を有する。使用時、制御及びフィードバック手段５０１は、コアボディ温度が測定される対象物の近くに配置される。他の実施例では、検知手段５１０及び制御及びフィードバック手段５０１が無線データ通信リンクを介して通信する場合、制御及びフィードバック手段５０１は、遠隔で、例えば医学専門家が患者を遠隔で監視する位置に置かれてもよい。
【００７８】
制御及びフィードバック手段５０１は、ディスプレイ５０２を有する。ディスプレイ５０２上に、どれくらいの温度５０４が検知手段５１０の第１側部で測定されるかが示される。検知手段５１０の第１側部は、コアボディ温度が測定される対象物に最も近い検知手段５１０の側である。ディスプレイ５０２は、更に、示された温度５０４が確実にコアボディ温度を表すかどうかをメッセージ５０３にて示す。測定された温度がまだ信頼性が高くないことをユーザが知ることは良いので、図５の例では、メッセージ５０３はイタリックで表示される。イタリック体のメッセージを表示することは、メッセージに余分の注意を引きつける。温度が信頼性が高いことをメッセージ５０３が示す場合、メッセージ５０３は通常のフォントで表示される。「まだ信頼できない」というメッセージ５０３を表示する他の態様は、例えば、他の色でメッセージ５０３を表示することである。センサの位置決めについてユーザへのフィードバックを供給する他のメッセージ５０５が、ディスプレイ５０２に表示される。図５の例では、センサは、対象物の表面に良好に配置されている。
【００７９】
制御及びフィードバック手段は、更に、熱流変調器コントローラ５０６、決定手段５０７、熱量検出器５０９、及び安全手段５１１を有する。制御及びフィードバック手段５０１のこれらサブシステムは、互いに連絡し合い、ディスプレイ上に情報を提示するための信号をディスプレイ５０２に提供し、検知手段５１０と連絡する。
【００８０】
熱流変調器コントローラ５０６は、第１及び第２の方向の検知手段５１０の測定された温度差を低減するために、検知手段５１０の熱流変調器を制御する。熱流変調器コントローラ５０６は、検知手段５１０から、検知手段５１０の熱流変調器による熱の追加及び熱の取り出しを制御するために用いられる測定された温度を受ける。
【００８１】
決定手段５０７は、測定された温度に基づいて、及び／又は検知手段５１０の測定された熱流に基づいて、測定された温度５０４が対象物のコアボディ温度の信頼性が高い指標であるかどうかを決定する。決定手段５０７は、熱平衡が検知手段５１０と対象物との間に得られるかどうかを検出する。決定手段５０７の実施例では、決定手段５０７は、検知手段５１０の第１側部で、多くの既定の検知された温度の平均温度を計算する。検知手段５１０の第１側部で現在測定される温度が、計算された平均温度と比較される。現在測定された温度が、現在検知された温度から既定の第１の閾値より逸れない場合、検知装置５１０の第１側部で現在検知された温度が対象物のコアボディ温度の信頼性が高い尺度であることが決定される。決定手段５０７の他の実施例では、第１及び／又は第２の方向において測定された温度差が既定の第２の閾値より小さい場合、現在検知された温度は、信頼性が高いコアボディ温度とみなされる。決定手段５０７の更に他の実施例では、検知手段５１０の第１側部で現在検知された温度は、検出装置５１０が既定の時間、例えば２０分より長い使用の場合、信頼性が高いことが確認される。
【００８２】
決定手段５０７の上記実施例が、同様に組み合わされてもよい点に留意されたい。
【００８３】
決定手段５０７の判断の結果は、ディスプレイ５０２上のメッセージ５０３を制御するために用いられる。
【００８４】
熱量検出器５０９は、検知手段５１０の第１側部で熱量の存在を検出するためにある。熱量検出器５０９は、検知手段５１０の第１側部で変調熱流を得るために、変調信号に基づいて、検知装置の一つ以上の熱流変調器の制御信号に影響を与える。検知手段５１０内部で、変調信号は、検知手段５１０の温度センサの方へ変調熱として移送される。検知手段５１０の一つ以上の温度センサにより検知される温度は、検知された温度信号内の変調信号の存在を検出するために分析される。検知された温度信号の変調信号の存在に基づいて、熱抵抗が推定される。検知手段５１０が熱量として作用する対象物との接触を生じる場合、熱抵抗は、検知装置５１０が対象物と接触していない状況の熱抵抗より高い。推定された熱抵抗が既定の閾値熱抵抗より高い場合、熱量が検出される。検出の結果は、対象物に対して検知装置５１０の正しい位置決めに関するメッセージ５０５をディスプレイ５０２に表示するために用いられる。
【００８５】
図４ｂは、熱量の検出をより詳細に説明するために用いられる。熱量検出器５０９は、正弦波信号に基づいて第１の熱流変調器４０４の熱の追加又は熱の取り出しを調整する。結果的に、複数の温度センサ４１０のうちの最も離れて配置された温度センサは、サイン成分を持つ第１の温度信号を検知する。第１の検知された温度信号のサインは、第１の振幅を持ち、最も離れた温度センサが第１の熱流変調器４０４に隣接して配置されているので、最初に検知された温度信号のサインが、正弦波変調信号と同調していると期待される。熱量がない場合、複数の温度センサのうちの中心の温度センサは、サイン成分を持つ第２の温度信号を検知する。第２の温度信号のサインの振幅は、第１の熱流変調器４０４と中心の温度センサとの間の熱抵抗の結果として、第１の温度信号のサインの振幅より低い。第１の熱流変調器４０４による熱の追加と中心の温度センサの位置への熱の到着との間の時間遅れのため、信号は、多分わずかに位相を異にするだろう。
【００８６】
ゼロ熱流温度検知装置４００の第１側部が対象物との接触を生じる場合、対象物は熱量として作用する。第１の熱流変調器４０４により加えられる熱の有意な部分は対象物に流れ込み、当該部分のサブ部分は、熱伝導材料４０９を通る直接経路として、より長い経路を介して中心の温度センサの方向に対象物を流れる。結果的に、中心の温度センサは、ゼロ熱流温度検知装置４００が対象物との接触がなかった状況と比較して、第１の熱流変調器４０４から受ける熱が少なく、熱の追加と中心の温度センサへの熱の到着との間の時間遅れは長くなる。この状況では、第２の温度信号は、小さい振幅を持つサイン成分を持ち、変調信号とは、より位相を異にする。振幅が小さく、信号が位相を異にすることを検出することは、熱量が第１側部に存在することの検出に基づいている。
【００８７】
他の実施例では、変調信号は、例えば、矩形波、鋸歯、ＰＷＭ波又は疑似ランダムシーケンスのような他のタイプの信号である。他の実施例では、他の方法は、温度センサの信号内の変調信号の存在を検出するために用いられる。ノイズ内に信号を検出するための解決策の例は、Ｉｎ―Ｐｈａｓｅ／Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ同期検出、整合フィルタ、周波数領域分析（ＦＦＴ又はＤＣＴ）又はシングルトーン抽出である。
【００８８】
制御及びフィードバック手段５０１の安全手段５１１は、検知手段５１０があまりに熱いかあまりに冷たくなることを防止する。安全手段５１１は、検知手段５１０の熱流変調器に隣接して位置される検知手段５１０の温度センサの測定された温度値を受信する。一つ以上の受信した温度が第１の安全閾値を越える場合、安全手段５１１は、あまりに高い温度を持つ熱流変調器に熱の追加を低減するように指示する。一つ以上の受け取った温度が第２の安全閾値より低い場合、安全手段５１１は、あまりに低い温度を持つ熱流変調器に熱の取り出しを低減するように指示する。他の実施例では、あまりに高い温度又はあまりに低い温度を持つ熱流変調器熱が、加熱から冷却に、又は冷却から加熱にそれぞれ切り替わるように指示される。
【００８９】
安全手段５１１の他の実施例では、安全手段５１１は、検知手段５１０の熱流変調器の電力消費を分析する。熱流変調器の１つがあまりに多くの電力を使用している場合、それぞれの熱流変調器に供給される電力が減らされる。熱流変調器によるあまりに多くの電力の消費は、例えば、過熱、局所的あまりに低い温度、又は短絡の警告の兆候である。
【００９０】
安全手段５１１の他の実施例では、安全手段５１１及び熱流変調器コントローラ５０６は、熱流変調器の過熱を防止するために協働している。熱流変調器コントローラ５０６のパラメータは、熱流変調器コントローラ５０６の制御メカニズムにより熱流変調器があまりにも暖かくなったり、あまりにも冷たくなることが決してできないように安全手段により影響を受ける。
【００９１】
安全手段の上記実施例の組合せが、同様にゼロ熱流温度検知装置５００で実現されてもよい点に留意されたい。
【００９２】
上述の実施例は、本発明を制限するよりはむしろ、例示するものであり、当業者は添付の請求の範囲の要旨を逸脱しない範囲で多くの代わりの実施例をデザインできることに留意されたい。
【００９３】
請求項において、括弧内の何れの参照符号も、請求項を制限するものとして解釈されない。動詞「を有する」及びその関連語の使用は、請求項に述べられたもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素に先行する冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、斯様な要素の複数の存在を除外しない。本発明は、幾つかの異なった要素を有するハードウェアによって、また、最適にプログラムされたコンピュータによって実行されてもよい。幾つかの手段を列挙している装置クレームにおいて、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの全く同一の部材により具現されてもよい。特定の手段が相互に異なる従属クレームに再引用されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが効果的に使用できないことを示すものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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