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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft einen Messfühler
für ein
elektronisches Fieberthermometer, insbesondere eine Struktur eines
Temperatursensors, welcher einen Dünnschicht-Thermistor beinhaltet,
welcher an einem oberen Ende des Messfühlers zum Messen des Wärmeflusses
vorgesehen ist, um eine Temperatur eines zu messenden Objekts, insbesondere
einer Körpertemperatur
eines menschlichen Körpers,
an jeder Stelle einer Oberfläche
zu einem tiefen Körperteil
eines menschlichen Körpers
vorherzusagen.
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Ein übliches
Verfahren zum Messen von Temperaturen, einschließlich Körpertemperaturen, wird durch
die Verwendung von Wärmeleitung,
Wärmekonvektion
oder Wärmestrahlung
durchgeführt. Das
Verfahren erfordert einen Zustand, dass der Temperatursensor und
das zu messende Objekt in einer Wärmebilanz bzw. einem Wärmegleichgewicht sein
sollten. Wenn das zu messende Objekt eine geringe Wärmeleitfähigkeit
aufweist, erfordert dadurch das Erreichen eines Wärmegleichgewichts
viele Stunden und ein Verkürzen
der Zeit zum Messen verursacht eine geringere Messgenauigkeit.
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Eine
Oberflächentemperatur
des menschlichen Körpers
ist wegen der Wärmestrahlung
von der Oberfläche
des menschlichen Körpers
geringer als eine Tiefkörpertemperatur
desselben. Wenn die Wärmestrahlung
perfekt verhindert werden könnte,
wird die Oberflächentemperatur
der Tiefkörpertemperatur gleichkommen.
Um die oben erwähnten
Probleme zu bewältigen,
wurde ein Fieberthermometer entwickelt, welches die Tiefkörpertemperatur durch
das Drücken desselben
auf die Oberfläche
des menschlichen Körpers
messen kann.
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Die
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2001-522466 schlägt ein Verfahren
zum Messen der Körpertemperaturen
des menschlichen Körpers durch
das Messen des Wärmeflusses
vor. 5 ist eine veranschaulichte
Querschnittsansicht, welche eine Innenseite eines oberen Endes eines
Messfühlers
zeigt, in welchem ein Temperatursensor vorgesehen ist, welcher in
der oben erwähnten
Anmeldung geliefert ist. Gemäß dem Messfühler sind
ein erster Temperatursensor 10 und ein zweiter Temperatursensor 11 auf
einer flexiblen Leiterplatte durch Fotoätzen gebildet, um einen Teil
der flexiblen Leiterplatte als eine Wärmeisolierung 12 zwischen
dem Ersten Temperatursensor 10 und dem zweiten Temperatursensor 11 zu
liefern. Die flexible Leiterplatte, auf welcher die oben erwähnten Sensoren
gebildet sind, wird aufgerollt oder gefaltet und in den Messfühler eingeführt, um
den ersten Temperatursensor 10 thermisch an eine Innenwand
eines Metallgehäuses 13 zu
drücken.
Die Tiefkörpertemperatur
des menschlichen Körpers
wird durch die Wärmeleitungsgleichung
mit den Messwerten der Temperaturen des ersten Temperatursensors 10 und
zweiten Temperatursensors 11 berechnet, welche durch die
Wärmeisolierung 12 getrennt
sind, wenn ein oberes Ende des Metallgehäuses 13 des Messfühlers an
die Oberfläche
des menschlichen Körpers
gedrückt
wird. Mit anderen Worten wird die Tiefkörpertemperatur des menschlichen
Körpers
mit werten des Wärmeflusses durch
die Wärmeleitungsgleichung
berechnet, welcher zwischen dem menschlichen Körper und dem ersten Temperatursensor
und zwischen dem ersten Temperatursensor und dem zweiten Temperatursensor
gemessen wird. Das Messen des Wärmeflusses erfordert
kein Warten, dass die Sensoren das Wärmegleichgewicht erreichen,
so dass die Körpertemperatur
genau und sofort gemessen werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Zu lösende Aufgaben
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Wie
in 5 gezeigt, erfordert
eine übliche Struktur
des oberen Endes des Messfühlers
durch das Verfahren zum Messen des Wärmeflusses das Aufrollen oder
Falten der flexiblen Leiterplatte, auf welcher der erste Temperatursensor 10 und
der zweite Temperatursensor 11 parallel angeordnet sind,
um durch die Wärmeisolierung
getrennt zu werden, und das Einführen
derselben in den Messfühler,
um den ersten Temperatursensor 10 thermisch an die Innenwand
des Metallgehäuses 13 zu
drücken.
Es ist sehr schwierig Verbindungsleitungen in solch einem engen
Raum in dem kleinen Messfühler
wie einem Messfühler
für ein
Fieberthermometer zu verdrahten und die flexible Leiterplatte in
dem Metallgehäuse vorzusehen
und zu befestigen, um dieselbe aufzurollen und sie thermisch an
die Innenwand des Metallgehäuses
zu drücken.
Beim Verfahren des Zusammenbauens des Messfühlers wird die Verbindungsleitung
möglicherweise
gebrochen und die Effizienz des Verfahrens ist gering und der Ausschuss-Prozentsatz
groß.
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Die
Verwendung in einem Zustand zum Aufrollen oder Falten der flexiblen
Leiterplatte, auf welcher der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor
sind, und Einführen
derselben in das Metallgehäuse
setzt die Sensoren einer Beanspruchung aus. Daher ist die Zuverlässigkeit
der elektrischen Leistungen in einer langen Zeitdauer relativ gering.
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Um
die oben erwähnten
Probleme zu bewältigen,
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Messfühler für ein elektronisches
Fieberthermometer zu liefern, welche den Messfühler leicht und effizient zusammenbauen
und die Zuverlässigkeit
in einer langen Zeitdauer verbessern kann.
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Wie
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erzielen ist Um die oben
erwähnten
Aufgaben zu erzielen beinhaltet ein Messfühler für ein elektronisches Fieberthermometer
nach der vorliegenden Erfindung einen Temperatursensor mit zwei
wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elementen
(einem ersten wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Element
und einem zweiten wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Element),
welche auf einem Substrat gebildet sind. Das Substrat ist im Messfühler befestigt,
um eine Seitenkante des Substrates thermisch an eine Innenwand eines
mit einem Boden versehenen Metallrohres zu drücken, welches den Messfühler bildet.
Durch das Messen der Wärmeflüsse (a)
zwischen einem menschlichen Körper
und dem ersten Temperatursensor und (b) zwischen einem ersten Temperatursensor
und einem zweiten Temperatursensor können dadurch die Temperaturen
an allen Stellen von einer Oberfläche zu einem tiefen Körperteil
des menschlichen Körpers
berechnet werden. Ein Algorithmus zum Vorhersagen einer Tiefkörpertemperatur
des menschlichen Körpers
durch eine Wärmeleitungsgleichung
wird beschrieben werden. Die eindimensionale Wärmeleitungsgleichung, welche
die Wärmequelle
ausschließt,
kann durch die folgende Formel (1) definiert werden. ρC(dT/dt) = d/dx(κ(dT/dx)) (1)hierin ist:
- ρ
- die Dichte eines Objekts
(in diesem Fall Substrat) mit einem Wärmefluss;
- C
- die spezifische Wärme des
Objektes (Substrates);
- T
- eine Temperatur an
einer Stelle des Objektes;
- t
- eine Zeit, welche
der Temperatur entspricht;
- x
- ein Abstand der Stelle;
und
- κ
- die Wärmeleitfähigkeit
des Objektes.
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In
der Formel (1) wird durch das Definieren eines Spaltes zwischen
dem ersten Temperatursensor und dem zweiten Temperatursensor als Δx ein Unterschied
der Wärmeflüsse zwischen
einer Wärmeflusseingangsseite
x = x(in) und einer Wärmeflussausgangsseite
x = x(out) durch eine folgende Formel (2) gezeigt. dT/dt = [κ(dT/dx – κ(dT/dx|x=X(in) – κ(dT/dx|x=x(out)]/ρCΔx (2)
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Der
eindimensionale Wärmefluss
q ist durch die folgende Gleichung (3) definiert. q = –κ(ΔT/Δx) (3)
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Durch
das Anwenden einer Berechnung finiter Unterschiede, kann die Formel
(2) als folgende Formel (4) beschrieben werden: [T(t + Δt) – T(t)]/Δt = [κ(T(t + Δt) – T(t))/Δx|x=x(in)
– κ(T(t + Δt) – T(t)]/Δx|x=x(out)]/ρCΔx (4)
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Das
erste wärmeempfindliche
Dünnschicht-Element
und das zweite wärmeempfindliche Dünnschicht-Element
sind an x = x(in) und x = x(out) mit einem Abstand von Δx angeordnet.
wenn das erste wärmeempfindliche
Dünnschicht-Element
thermisch ein Objekt berührt,
wird der Temperaturwechsel, welcher durch die Wärmeübertragung verursacht wird,
ungefähr
als die folgende Formel (5) gezeigt: T(t + Δt) – T(t) =
a(in)[T(B) – T(S1)] – a(out)[T(S1) – T(S2)] (5), hierin ist
T(B) die Temperatur des Objektes;
sind T(S1), T(S2) die Temperaturen
am ersten und zweiten wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Element; und
a(in)
und a(out) aus der oben erwähnten
Formel jeweils als die folgende Formel (6) beschrieben: a(in) = κΔt/ρCΔx2|x=x(in), a(out) = κΔt/ρCdx2|x=x(out) (6)
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Gemäß der oben
erwähnten
Formel ist der Temperaturwechsel an der Position von (x(in) + x(out)]/2
durch ein Gleichgewicht des Subtrahierens der aus dem Messfühler auszugebenden
Wärme, a(out)[T(S1) – T(S2)],
von der Wärme
definiert, welche von dem Objekt einzugeben bzw. zuzuführen ist, a(in)[T(B) – T(S1)].
Beim Messfühler
für das
elektronische Fieberthermometer nach der vorliegenden Erfindung
können
unbekannte Werte von T(B), a(in) und a(out) durch das Verwenden
der oben erwähnten Formel
mit den gemessenen Temperaturen, welche dem Wärmefluss entsprechen, ohne
das Warten berechnet werden, dass sich der Temperatursensor im Wärmegleichgewicht
befindet.
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Physikalischer
beinhaltet der Messfühler
für ein
elektronisches Fieberthermometer nach der vorliegenden Erfindung
ein zylindrisches Gehäuse,
ein mit einem Boden versehenes Metallrohr, welches in ein oberes
Ende des zylindrischen Gehäuses
eingepasst ist, und einen Temperatursensor, welcher in das mit einem
Boden versehene Metallrohr geführt und
in demselben zum Messen des Wärmeflusses befestigt
wird, um eine Körpertemperatur
vorherzusagen. Der Messfühler
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor ein Substrat
und zwei wärmeempfindliche
Dünnschicht-Elemente
beinhaltet, welche auf dem Substrat gebildet sind. Das Substrat,
auf welchem die zwei wärmeempfindlichen Dünnschicht-Elemente
befestigt sind, ist senkrecht auf einer Innenwand des mit einem
Boden versehenen Metallrohres angeordnet, um eine Seitenkante des
Substrates fest auf der Innenwand zum thermischen Kuppeln der Innenwand
des mit einem Boden versehenen Metallrohres und des Substrates zu
befestigen, auf welchem die zwei wärmeempfindlichen Dünnschicht-Elemente
befestigt sind.
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Vorzugsweise
sind beim oben erwähnten Messfühler für ein elektronisches
Fieberthermometer die zwei wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elemente,
welche auf dem Substrat gebildet sind, welches den Temperatursensor
strukturiert und auf der Innenwand des mit einem Boden versehenen
Metallrohres befestigt ist, jeweils auf einer vorgeschalteten und
einer nachgeschalteten Seite des Wärmeflusses angeordnet.
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Der
Messfühler
für ein
elektronisches Fieberthermometer, welches oben erwähnt wurde,
beinhaltet vorzugsweise zudem eine Langstreifen-Leiterplatte mit
einem Verdrahtungsmuster, um Anschlussflächen an einem Ende derselben
und Leitungsanschlüsse
zu bilden. Die Leiterplatte wird in das mit einem Boden versehene
Metallrohr eingeführt.
Der Temperatursensor ist elektrisch an den Anschlussflächen am
Ende der Leiterplatte angeschlossen, um den Temperatursensor fest
auf der Innenwand des mit einem Boden versehenen Metallrohres zu
befestigen.
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Wirkungen
der Erfindung
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Da
der Temperatursensor, welcher die zwei wärmeempfindlichen Dünnschicht-Elemente
beinhaltet, welche auf einem Substrat gebildet sind, in das mit
einem Boden versehene Metallrohr eingeführt wird, welches im oberen
Ende des zylindrischen Gehäuses
eingepasst und senkrecht zur Innenwand des mit einem Boden versehenen
Metallrohres angeordnet ist, um eine Seitenkante des Substrates
fest auf der Innenwand des mit einem Boden versehenen Metallrohres
zu befestigen, wird gemäß dem Messfühler für ein elektrischen
Fieberthermometer das Substrat, auf welchem die zwei wärmeempfindlichen Dünnschicht-Elemente befestigt
sind, thermisch mit der Innenwand des mit einem Boden versehenen Metallrohres
verbunden. Wenn Wärme,
welche von einer Seitenkante des Substrates des Temperatursensors
zuzuführen
ist, welcher fest an der Innenwand des mit einem Boden versehenen
Metallrohres befestigt ist, durch das Substrat fließt, wird
eine Temperaturdifferenz zwischen den zwei wärmeempfindlichen Dünnschicht-Elementen
erzeugt, welche mit einem vorbestimmten Abstand auf dem Substrat
gebildet sind. Durch das Anwenden von Temperaturwerten, welche durch
die zwei wärmeempfindlichen Dünnschicht-Elemente
gemessen wurden, in der Wärmeleitungsgleichung,
kann die Tiefkörpertemperatur
vorhergesagt werden. Die Temperatur kann schneller als bei einem
gewöhnlichen
Fieberthermometer ohne darauf zu warten, dass der Sensor die Wärmebilanz
erreicht, angegeben werden.
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Die
eine Seitenkante des Substrates, in deren Bereich das erste wärmeempfindliche
Dünnschicht-Element
gebildet ist, ist fest an der Innenwand des mit einem Boden versehenen
Metallrohres befestigt, um auf der vorgeschalteten Seite des Wärmeflusses
angeordnet zu sein, damit der Wärmefluss vom
mit einem Boden versehenen Metallrohr sicher durch das Substrat
zu den zwei wärmeempfindlichen Dünnschicht-Elementen
geleitet werden kann.
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Nach
dem Messfühler
für das
elektronische Fieberthermometer ist der Temperatursensor, welcher
durch das eine Substrat strukturiert ist, auf welchem die zwei wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elemente
gebildet sind, auf einem Endbereich der ein Verdrahtungsmuster aufweisenden Langstreifen-Leiterplatte befestigt,
um die eine Seitenkante des Temperatursensors aus der Leiterplatte vorstehen
zu lassen. Die Anschlüsse
der zwei wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elemente
sind am Verdrahtungsmuster angeschlossen und die Ausgänge der
zwei wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elemente
werden aus den Ausgangsanschlüssen
ausgegeben, welche am anderen Endbereich der Leiterplatte gebildet
sind. Dadurch kann der Temperatursensor leicht in das zylindrische
Gehäuse
eingeführt werden,
in welchem das mit einem Boden versehene Metallrohr befestigt ist,
und die eine Seitenkante des Substrates, welches den Temperatursensor
strukturiert, sicher senkrecht auf der Innenwand des mit einem Boden
versehenen Metallrohres angeordnet werden. Folglich kann die eine
Seitenkante des Temperatursensors leicht fest auf der Innenwand
des mit einem Boden versehenen Metallrohres befestigt werden. Die
Leiterplatte kann konstruiert sein, einer Querschnittsform des zylindrischen
Gehäuses
und des mit einem Boden versehenen Metallrohres zu folgen, so dass
die Operation des Befestigens des Temperatursensors auf der Innenwand
des aufgesetzten Metallrohres leichter und die Effizienz der Herstellung verbessert
wird.
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Nach
dem Messfühler
für das
elektronische Fieberthermometer ist die eine Seitenkante des Substrates,
auf welchem die zwei wärmeempfindlichen Dünnschicht-Elemente
gebildet sind, auf der Innenwand des mit einem Boden versehenen
Metallrohres entweder mit Harz oder Klebstoff befestigt. Selbst wenn
bei Verwendung des Messfühlers
eine Schwingung oder ein Stoß auf
den Messfühler
ausgeübt wird,
wird dadurch ein Schaden des thermischen Berührens des Substrates und der
Innenwand des mit einem Boden versehenen Metallrohres verhindert und
die Temperatur kann sicher gemessen werden.
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Die
oben erwähnten
und andere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden aus der
folgenden Beschreibung offensichtlicher werden, welche in Verbindung
mit den beiliegenden Zeichnungen genommen wurde.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Draufsicht einer Leiterplatte, welche für einen Messfühler nach
der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
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2 ist
eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elementes,
welches für
einen Temperatursensor des Messfühlers
nach der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
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3 ist
eine erweiterte Querschnittsansicht eines oberen Endes des Messfühlers nach
der vorliegenden Erfindung;
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4A ist
eine Veranschaulichung, welche das Prinzip der Messung mit dem Wärmefluss
zeigt;
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4B ist
ein Graf, welcher das Prinzip der Messung mit dem Wärmefluss
zeigt;
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5 ist
eine Querschnittsansicht eines oberen Endes eines Messfühlers für ein Messverfahren
mit dem Wärmefluss
durch den Stand der Technik; und
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6 ist
ein Graf von Beispielansprechkurven durch den Messfühler nach
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
Ausführungsform
eines Messfühlers
für ein
elektronisches Fieberthermometer nach der vorliegenden Erfindung
wird in Bezug auf die Figuren beschrieben werden.
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1 zeigt
eine Form einer Leiterplatte, welche im Messfühler für das elektronische Fieberthermometer
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Eine schichtähnliche
Leiterplatte 1 besteht entweder aus einem Polyimidharz,
Polyethylenharz, Polyesterharz oder ähnlichem und ein Verdrahtungsmuster 2, welches
aus einer leitenden Folie besteht, ist auf einer Oberfläche der
Leiterplatte gebildet. Das Verdrahtungsmuster 2 ist an
einem Ende desselben mit Anschlussflächen 3 zum elektrischen
Anschließen
an die Elektroden 6 der wärmeempfindlichen Dünnschicht-Elemente 51a, 52a versehen.
Das Verdrahtungsmuster 2 ist am anderen Ende desselben
mit Ausgangsanschlüssen 4 versehen,
welche den Ausgang des wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elements
durch die Anschlussflächen 3 leiten
und an einer nachfolgenden elektronischen Schaltung angeschlossen
sind. In der Leiterplatte 1 kann das Verdrahtungsmuster,
von welchem ein Bereich zur Isolation bedeckt sein sollte, mit Ausnahme
der Anschlussflächen 3 und
Ausgangsanschlüsse 4 vorzugsweise
mit einem Überzug
(nicht gezeigt) bedeckt sein. In 1 ist ein
Temperatursensor 5 an einem mit punktierten Linien gezeigten
Bereich montiert und befestigt. Jede Anschlussfläche 3 und jede Elektrode 6 eines
ersten wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elements 51a und
zweiten wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elements 52a,
welche den Temperatursensor 5 strukturieren, sind durch
einen leitenden Klebstoff oder ein leitendes Lötmittel elektrisch angeschlossen.
Der Temperatursensor 5 ist vorzugsweise derart montiert,
um etwas von der Leiterplatte 1 zum festen Befestigen einer
Kante des Temperatursensors 5 an der Innenwand eines später beschriebenen,
mit einem Boden versehenen Metallrohres 8 vorzustehen.
Die Leiterplatte ist nicht auf die oben erwähnte flexible Leiterplatte
beschränkt.
Eine Leiterplatte oder eine vielschichtige Leiterplatte, welche
aus auf Grasleinen basierendem Epoxidharz, einem Epoxidharz, welches
auf einem Verbundsstoff aus Grasleinen/Vliesstoffgras basiert, oder
einem auf Grasleinen basierenden Polyimidharz hergestellt ist, und
eine Keramikleiterplatte aus Aluminium oder Zirkoniumoxid können auch
angewendet werden.
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2 ist
eine Perspektivansicht, welche ein Beispiel des Temperatursensors 5 zeigt,
auf welchem die zwei wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elemente 51a, 52a gebildet
sind. Der Temperatursensor 5 beinhaltet das erste wärmeempfindliche
Dünnschicht-Element 51a und
das zweite wärmeempfindliche
Dünnschicht-Element 52a.
Im Temperatursensor 5 sind die Elektroden 6 durch
eine einzelne Schicht oder eine dünnschichtige Mehrfachschicht aus
Platin, Chrom oder Gold auf dem einen Substrat 7 aus Aluminium,
Zirkoniumoxid, Quarz, Mullit, Steatit und Silizium gebildet. Zwischen
den Elektroden 6 ist eine Isolierschicht (nicht gezeigt)
mit einer Stärke von
0,1–1
Mikron durch das Spritzverfahren oder CVD-Verfahren mit einem Muster
gebildet. Die Isolierschicht verhindert eine Wärmediffusion des Substrates 7 und
eines Teils der Materialbauteile, welche eine später beschriebne, wärmeempfindliche
Schicht bilden. Die Isolierschicht wird abhängig von den angewendeten Materialbauteilen
nicht immer erfordert. Die wärmeempfindlichen
Schichten 51, 52, welche aus einem Oxid eines Übergangsmetalls
bestehen, wie beispielsweise Mangan, Kobalt oder Nickel, sind durch
ein bekanntes Verfahren zum Bilden einer dünnen Schicht, wie beispielsweise
das Spritzverfahren, auf der Isolierschicht mit einem Muster gebildet.
Eine schützende
Isolierschicht (nicht gezeigt), wie beispielsweise eine Siliziumoxidschicht,
eine Siliziumnitridschicht und eine Siliziumoxinitridschicht kann
vorzugsweise auf den wärmeempfindlichen
Schichten 51, 52 als Passivierungsschicht zum
Schützen
der wärmeempfindlichen
Schichten 51, 52 gebildet sein. Folglich sind
die wärmeempfindlichen
Schichten 51, 52 als Thermistorschichten gebildet.
Das erste wärmeempfindliche
Dünnschicht-Element 51a und
zweite wärmeempfindliche
Dünnschicht-Element 51b sind
mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet, um einen Temperaturgradient
zwischen denselben aufzuweisen. Die Strukturen der Elektroden 6 und wärmeempfindlichen
Schichten 51, 52 sind oben nicht begrenzt. Eine
Struktur, welche die auf den wärmeempfindlichen
Schichten auf dem Substrat gebildeten Elektroden aufweist, eine
zusammengesetzte Struktur der Elektroden, welche zwischen den wärmeempfindlichen
Schichten liegt, beispielsweise eine wärmeempfindliche Schicht auf
der Elektrode auf der anderen wärmeempfindlichen
Schicht auf dem Substrat, eine Struktur mit einer kammförmigen Elektrode,
welche einer eines Paars an Elektroden entspricht, kann angewendet
werden, um eine für
einen Zweck geeignetste Struktur auszuwählen. Der Abstand zwischen
dem ersten wärmeempfindlichen Dünnschicht-Element 51a und
dem zweiten wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Element 52a kann
konstruiert sein, um einen geeignetsten Temperaturgradienten zwischen
denselben zu bilden.
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3 ist
eine teilweise erweiterte Querschnittsansicht des oberen Endes des
Messfühlers für das elektronische
Fieberthermometer nach der vorliegenden Erfindung, welche die in
das mit einem Boden versehene Metallrohr 8 eingeführte und
auf demselben befestigte Leiterplatte 1 zeigt, auf welcher der
Temperatursensor 5 befestigt ist. Der Messfühler weist
ein zylindrisches Gehäuse 9 des
Messfühlers für das Fieberthermometer
auf. Das mit einem Boden versehene Metallrohr 8 ist in
das obere Ende des Gehäuses 9 eingepasst.
Durch das Einführen
des einen Endes der Leiterplatte 1, auf welchem der Temperatursensor 5 befestigt
ist, in einen Boden des mit einem Boden versehenen Metallrohres 8 drückt eine Seitenkante
des Substrates 7, in deren Bereich das erste wärmeempfindliche
Dünnschicht-Element
gebildet ist, auf die Innenwand des mit einem Boden versehenen Metallrohres.
Durch das Befestigen der einen Seitenkante des Substrates des Temperatursensors 5 auf
der Innenwand des mit einem Boden versehenen Metallrohres 8 mit
einem Harz oder Klebstoff wird, sogar wenn eine Schwingung oder
ein Stoß bei
Verwendung des Messfühlers
auf denselben ausgeübt
wird, ein Schaden eines thermischen Berührens des Substrates und der
Innenwand des aufgesetzten Metallrohres verhindert.
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In 3 wird
der Messfühler
für das
elektronische Fieberthermometer einschließlich des Temperatursensors
beschrieben, welcher mit den zwei wärmeempfindlichen Dünnschicht-Elementen
auf der Leiterplatte gebildet ist. Ohne das Verwenden der Leiterplatte
kann die eine Seitenkante des Temperatursensors 5 direkt
auf der Innenwand des mit einem Boden versehenen Metallrohres 8 mit
einem Klebstoff oder Harz befestigt werden und die Verbindungsleitungen
direkt von den jeweiligen Elektroden 6 des ersten wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elements 51a und
zweiten wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elements 52a geleitet
werden.
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Die 4A und 4B sind
eine Veranschaulichung und ein Graf, welche das Prinzip der Messung
mit dem Wärmefluss
zeigen. Wenn das obere Ende des mit einem Boden versehenen Metallrohres
des in 3 gezeigten Messfühlers an die Oberfläche des
menschlichen Körpers
gedrückt
wird, strömt
Wärme in
die Innenwand des Metallrohres und danach strömt die Wärme aus der einen Seitenkante des
Substrates 7, welche auf die Innenwand drückt, durch
das Substrat, wie in 4A gezeigt. Die Temperatur des
ersten wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elements
(des ersten Temperatursensors), eines der zwei Elemente, welche
näher am
Metallrohr auf der vorgeschalteten Seite des Wärmeflusses gebildet sind, steigt durch
den Wärmefluss.
Dann steigt die Temperatur des zweiten wärmeempfindlichen Dünnschicht-Elements
(des zweiten Temperatursensors), das andere der zwei Elemente, welche weiter
vom Metallrohr entfernt auf der nachgeschalteten Seite des Wärmeflusses
gebildet sind, durch den Wärmefluss
durch das Substrat. Das Verhältnis der
Messwerte der Temperaturen durch den ersten Temperatursensor und
den zweiten Temperatursensor wird in 4B gezeigt.
Nach dem Verfahren zum Messen des Wärmeflusses kann durch das Messen der
Temperaturen des ersten Temperatursensors und zweiten Temperatursensors
und Messen der Temperaturwechsel die Tiefkörpertemperatur durch die Wärmeleitungsgleichung
berechnet werden, welche das Verhältnis zwischen der in einem
Objekt strömenden
Wärme und
dem Temperaturwechsel des Objektes zeigt. Durch das Einstellen eines
Algorithmus zur Vorhersage kann die Temperatur nicht nur am tiefen
Körperteil,
sondern auch an jeder Stelle einschließlich der Oberfläche des
menschlichen Körpers
vorhergesagt werden. Die Temperatur kann sicher und schneller als
bei einem gewöhnlichen
Fieberthermometer angegeben werden, ohne darauf zu warten, dass
der Sensor das Wärmegleichgewicht erreicht.
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6 zeigt
einen Graf der Ansprechkurven des ersten wärmeempfindlichen Dünnschicht-Elements
und zweiten wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elements,
wenn der Messfühler
durch die vorliegende Erfindung in heißes Wasser von 41°C eingetaucht
wird. Der Temperatursensor ist durch das Bilden der zwei wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elemente
auf einem Substrat mit einer Länge von
1,0 mm, einer Breite von 0,5 mm und einer Stärke von 0,15 mm mit einem Spalt
G(Δx) =
240 Mikron strukturiert. wie in 6 gezeigt,
wird eine Differenz der Temperatur erzeugt, welche zwischen dem
ersten wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Element
auf der vorgeschalteten Seite des Wärmeflusses, welcher von der
einen Seitenkante des Substrates zugeführt wird, welche die Innenwand
des Metallrohres berührt,
und dem zweiten wärmeempfindlichen Dünnschicht-Element
auf der nachgeschalteten Seite des Wärmeflusses steigt, welche weiter
von der Innenwand des Metallrohres entfernt ist. Durch das Messen
der Temperaturen und der Änderungen
des ersten wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elements und zweiten
wärmeempfindlichen
Dünnschicht-Elements
basierend auf den zwei Ansprechkurven, welche in 6 gezeigt
werden, kann die Temperatur an jeder Stelle einschließlich der
Oberfläche
des menschlichen Körpers
durch die Wärmeleitungsgleichung
vorhergesagt werden.
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Die
oben beschriebene Ausführungsform dient
zum Anwenden des Messfühlers
für ein
Fieberthermometer. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform
beschränkt
und kann an verschiedenen Messfühlern
zum Erfassen der Temperatur mit Ausnahme des Fieberthermometers
angewendet werden.