专利名称：具有柔性电路定位的电子温度计的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子温度计领域，特别是采用传感器探头的快速响应电子温度计领域。电子温度计广泛用于健康护理领域用于测量患者的温度。典型的电子温度计为具有伸长杆的探头形式。电子温度传感器，例如热敏电阻或其它温度灵敏元件包含在该杆部分中。在一种形式中，探头的自由端包括杯形铝端头。热敏电阻与探头内部的铝端头热接触。当自由端部分，例如放在患者口中，端头由患者身体加热，热敏电阻测量端头的温度。与电子传感器元件连接的其它电子器件，例如可以包含在通过导线与杆部分连接的衬底装置上，或者包含在杆部分的手柄上。电子元件接受来自传感器元件的输入信号以计算患者的温度。接着此温度一般显示在可视输出装置例如七段数字显示装置上。已知电子温度计的其它特征包括发声温度水平通知例如嘟嘟声或音频警报信号。通常一次性盖或套安装在杆部上，由于卫生原因每次使用温度计后丢弃。电子温度计较传统温度计具有很多优点，在健康护理领域基本上可以替代使用传统的玻璃温度计。电子温度计较传统的玻璃温度计的一个优点是可以产生温度读数的速度。使用了几种方法促进快速测量对象温度。采用的一种方法是使用预示算法作为一部分温度计逻辑，在端头与达到与温度平衡之前，由与端头接触的热敏电阻推算温度结果从而得到温度读数。可与预示算法同时使用的另一方法是加热探头至接近温度，使得远离端头的部分探头不作为冷源，允许端头更迅速地达到接近温度的温度。通过与探头接触的电阻可以产生加热。可以使另一电阻与探头接触以测量电阻加热探头的量，这用于控制加热。同样已知使用隔离件以减少端头到探头其它部分的热损失。共同转让的美国专利No.6,839,651公开使用这种隔离件，其在此结合作为参考。为了装配探头，将电路元件(例如，热敏电阻和电阻)设置在弹性衬底上，所述弹性衬底支撑并为所述部件提供电子连接。这些部件和弹性衬底的结合通常称作“柔性电路”。衬底开始是平的以方便容易地设置这些部件，然而在装配到探头中时可以呈弯曲状态。更特别的，弹性衬底弯到一位置，在所述位置适当位置的一个热敏电阻与探头端头接触，电阻和其它热敏电阻与邻近探头端头的间隔件接触。在最终装配时，这些部件可用导热粘合剂在适当的位置粘合。然而，在粘合剂与这些部件接触之前和/或粘合剂固化之前，可能不期望这些部件移动。移动的结果可能是在最终装配时，这些部件不能充分地与端头和/或间隔件接触从而加热或检测温度。优选，使这种装配不成功减到最小或避免，得到高度可重复的装配方法。
发明概述在本发明的一个方面，电子温度计通常包括适于被对象加热至一温度、用于测量对象温度的探头端头。可变形电路元件包括可变形电导体和至少一个与电导体电连接并检测探头端头温度的温度传感器。探头轴支撑探头端头和可变形电路元件并包括末端部分。间隔件由探头轴支撑。由探头轴支撑的定位元件至少用于暂时定位可变形电路元件。在本发明的另一方面，探头具有和前述段落基本相同的结构。在本发明的另一方面，一种制备用于电子温度计的探头的方法，通常包括将可变形电路元件和探头轴定位在一起，使可变形电路元件变形。将定位元件与探头轴连接。使可变形电路元件和定位元件连接，用于定位可变形电路元件。本发明的其它特征将是显而易见的，并在下文部分指出。
附图的详细描述
图1是电子温度计的透视图；图2是电子温度计的探头的透视图；图3是探头的局部透视图，其中多部分被拆开以显示内部结构；图3A是探头的放大局部剖面图；图4是探头的柔性电路、间隔件和隔离件的分解透视图；图5是装配时容纳在间隔件内的柔性电路的透视图；图6是间隔件和变形以容纳隔离件的柔性电路的透视图；图7是装配的柔性电路、间隔件和隔离件的透视图，其中探头的端头放在隔离件上；图8是隔离件的放大透视图；图9是用于第二实施方式的探头的另一形式的隔离件的顶侧透视图；图10是图9隔离件的底侧透视图；图11是第二实施方式的探头的柔性电路的视图；图12是第二实施方式的探头的自由端的局部剖面图，显示柔性电路插入间隔件和探头轴；图13是第二实施方式装配完全的探头的自由端的局部剖面图；图14是第三实施方式的探头的隔离件的顶侧透视图；图15是图14的隔离件的底侧透视图；以及图16是与图13类似的局部剖面图，但是显示第三实施方式的探头。所有附图的各个视图中，相应的参考标记表示相应的部件。
详细描述现在参照附图，特别是图1和2，总体上用1表示根据本发明原理设计的电子温度计。电子温度计包括温度测量单元，总体用3表示，其被设计尺寸和定形为手H能舒适地握住。测量单元3(更广义上讲，“基底单元”)通过螺旋电线5连接到探头7上(参考数字通常表示主体)。探头7被设计成与对象(例如，患者)接触并将表示温度的信号发送给计算单元3。计算单元3接收来自探头7的信号并使用这些信号计算温度。合适的用于完成所述计算的电路包含在计算装置3的壳9中。电路中的逻辑部分可以包括快速确定患者最终温度的预测算法。所述电路将计算温度显示在壳9前面的LED显示器11上。本领域技术人员可以意识到，其它期望信息可以在显示器11上显示。用于操作温度计1的按钮板11A正好位于显示器11的上方。壳9包括通常位于壳后部的室(未显示)，该室可以容纳插入壳内的探头7的远端部分，当不使用时，用于保持探头并使所述远端部分与环境隔离。图1示出正用另一只手H1从室中拔出探头7准备使用。壳9也具有容纳适宜的容器，例如探头盖的纸盒C(未显示)的插孔13。使用时，除去纸盒C的顶部，暴露探头盖的开口端。可以将探头7的远端部分插入纸盒C的开口端，其中一个探头盖可以被捕获在(例如，卡入)环形凹槽14。推杆15位于具有探头轴19的探头7的把手17的接合处。当探头轴19的远端部分被插入到，例如患者口中时，探头盖保护探头轴免受污染。可以压下探头把手17上的按钮21，导致推杆15移动使探头盖与探头轴19松开。在使用后，可以丢掉探头盖。可以使用锁住和释放探头盖的其它方法而没有偏离本发明的范围。探头轴19的远端上的铝端头25被患者加热，并检测端头的温度，这将在下文更充分地进行描述。探头盖优选由高导热材料制成，至少在覆盖端头25的部分由高导热材料制成，使得端头可以迅速地被患者加热。现在参考图3和3A，端头25和探头轴19的远端被局部拆开(或以剖面显示)显示用于测量端头温度的部件。总体用27表示的大体管状的间隔件安装在探头轴19的远端，通常延伸进入端头25的开口底部，但不与端头接合。总体用29表示的隔离件设置在间隔件27的末端并与端头25接合以将端头设置在探头轴19上。探头轴、端头25、间隔件27和隔离件29(广义而言为“定位元件”)可以以合适的方式连接在一起。柔性电路，总体用31表示，包括安装有端头热敏电阻35、间隔件热敏电阻37和加热电阻39的可变形衬底33(参见图4)。端头热敏电阻35与端头25热接触，间隔件热敏电阻37和加热电阻39与间隔件27热接触。应理解可以使用其它电子部件(未显示)以及其它布置和数量的部件，而不偏离本发明的范围。端头热敏电阻35、间隔件热敏电阻37和电阻39由位于温度计1的壳9内的电池(未显示)提供电力。可以理解可以采用其它适合的电源。电源不需要位于计算单元壳9内，在本发明的范围内省略计算单元3是可以被预见的。端头热敏电阻35产生代表端头25温度的信号。信号通过柔性电路衬底33内的一个或多个电导线传递到壳9内的电路中。间隔件热敏电阻37产生代表间隔件27温度的信号。电阻39由电池提供电力并加热间隔件27，使得铝端头25可以更迅速地达到患者的温度。用间隔件热敏电阻37监控间隔件27的温度允许控制电阻39的加热达到最佳效果。例如，间隔件27开始可被迅速加热，但是当间隔件接近或达到预选温度时，接着被间歇加热。这些部件的功能和操作对本领域技术人员是公知的。现在参考图4，示意显示在装配前的柔性电路31(广义上为“可形变电路元件)、间隔件27和隔离件29。柔性电路衬底33具有平坦的十字形，如果不形变，就不能装入间隔件27。为了装配柔性电路31和间隔件27，柔性电路衬底33的臂43彼此朝内弯曲(图4箭头所示的方向)，使得柔性电路衬底略呈现圆柱形的结构，间隔件热敏电阻37和电阻39位于柔性电路衬底的外侧。柔性电路31可以通过间隔件27较大的开口端45插入到使间隔件热敏电阻37和电阻39位于间隔件颈部47的位置上。在所述间隔件位置，使得设置端头热敏电阻35的柔性电路衬底33的头部49突出于间隔件的较小开口端(未显示)(参见图5)。优选柔性电路衬底33具有弹性，使得臂43倾向向外推动间隔件27的内壁51，使得与间隔件热敏电阻37和电阻39相对的衬底的外表面部分与内壁接触。在插入柔性电路衬底33之前，优选将热传导性环氧树脂或其它合适的粘合剂(未显示)涂到衬底33的外表面接触部分和/或间隔件27的颈部47的内部，使得当衬底部分与颈部的内壁51接触时，它们能保持在原位。参考图6，柔性电路衬底33的头部49弯成通常倒置的U型结构，隔离件29移动到柔性电路31上，弯曲头部容纳在隔离件的中央开口55内。隔离件29具有位于隔离件的内径表面59上并向内突出到中央开口55中的突起57(广义上为“定位结构”)(也可参见图8)。优选，隔离件29由不良热导体材料制成，从而使端头25和间隔件27之间的热传导最小。柔性电路衬底33的头部49内的孔63与突起57对准。当释放使衬底33的头部49保持弯曲、倒置-U型位置的力，头部试图回到其未弯曲的结构。衬底33的移动导致孔59越过突起59，锁住头部49的自由端防止其朝未变形结构进一步移动。头部49的直径上相反部分与大体与突起57相对的间隔件29的内径表面59的一个侧面啮合。可以施加粘合剂进一步帮助头部49保持在突起57上。可以向下将隔离件29推(例如压配合合)到间隔件27上。这样，在最后装配前，隔离件29可以起到初步定位衬底33的头部49和端头热敏电阻35的作用。柔性电路31的准确位置对于进行探头7的组装可以高度重复。如图7所示，端头25可以固定到柔性电路31、间隔件27和隔离件29的子组件上。柔性电路衬底33的弹性使其在变形状态下相当于弹簧，将柔性电路头部49和端头热敏电阻35向端头25偏压，用于使大体与端头热电阻相对的头部部分与端头良好热接触。环氧树脂或其它粘合剂可以施加到间隔件27颈部47的底部上。环氧树脂也可以施加到与端头25接触的头部49的外表面部分和端头的内部部分中的任意一个或两者上。将端头25推到间隔件27上使得柔性电路衬底33、隔离件29和间隔件的颈部47都容纳到端头25内。端头热敏电阻35由隔离件29定位使得与端头热敏电阻直接相对的头部的外表面部分基本上与端头25的中央接触。优选端头25的中央基本平坦以进一步促进良好接触，用于将端头的热通过衬底33传递到端头热敏电阻35上。可以使环氧树脂固化以最终固定端头25和柔性电路衬底头部49带有端头热敏电阻35的部分，以及将柔性电路臂43带有间隔件热敏电阻37和电阻39的部分固定到间隔件27上。柔性电路衬底33的底部部分可以滑入探头轴19和设置在探头7的把手17的电子接头内用于与电线5连接并且由此与壳9内的电路连接。该装配步骤可以发生在使先前描述的柔性电路衬底33变形和涂敷间隔件27、隔离件29和端头25的步骤之前。现在参考图9-12，显示第二实施方式的探头107。第二实施方式的探头107与第一实施方式的探头相应的部分用相同的参考数字加上“100”表示。示出探头107的隔离件129包括具有凹槽110的圆盘108，和从圆盘的外周边缘下垂的环形裙部112。形成有圆盘108的台座114位于圆盘上方。台座114具有一对突出116(广义地，“定位结构”)，其从台座的上表面118向上延伸(图9)。总体用120表示的弹性定位器从圆盘108垂下(图10)。弹性定位器120通常为管状形并限定一个贯穿弹性定位器的空腔122(图13)。所述定位器120可弹性变形，如可弯成更平的结构，以用于定位探头的电子元件。优选地，由于下面更充分解释的理由，隔离件129由也具有弹性的绝热材料制成。探头107包括柔性电路131，所述柔性电路包括可变形衬底133，可变形衬底133包括一时臂143和头部149(图11)。在其未变形位置，臂143大体平行于头部149沿相对两侧延伸。臂143的末端形成有增大的限位块144。所述限位块将肩部146限定形成在其与臂143变薄部分的交接点。间隔件热敏电阻137和电阻139设置在相应的限位块144上。头部149的远端在头部相对两侧上形成有凹槽148。端头热敏电阻135连接这些凹槽148之间的柔性电路衬底133上。柔性电路131可以与其它元件组装以形成探头107。可以如下所述进行第二实施方式的探头107的装配。管状间隔件127通过合适的方法，例如将环氧树脂150涂到杆的上端和/或间隔件的较低内径，连接到探头轴119的远端。在准备随后的连接步骤中，可以将导热的环氧树脂涂到端头热敏电阻135、间隔件热敏电阻137和电阻139上。环氧树脂可以在152涂到这些电子元件上。将注意到在该实施方式中端头热敏电阻135、间隔件热敏电阻137和电阻139位于柔性电路衬底133的“外侧”上，以便它们与端头135和间隔件137直接接触(分别)。然而，端头热敏电阻135、间隔件热敏电阻137和电阻139可以位于柔性电路衬底133内部更常规的位置(即，使得衬底直接接触端头和间隔件而不是电子元件)。因而可以拉动柔性电路衬底133从其远端通过探头轴119，直到臂143的限位块144上的肩部146与杆的环形远端表面154啮合并进一步阻止柔性电路相对于杆的运动(图12)。不象第一实施方式的十字形柔性电路衬底33以直角相对于长度弯曲，柔性电路衬底133的臂143扭曲成几乎与其纵向延伸平行，以便当插入探头轴119时，它们几乎垂直于包括头部149的平面。限位块144大体处于相对的关系，并且间隔件热敏电阻137和电阻139对着(优选啮合)间隔件颈部147内的间隔件127的圆柱形内壁151。隔离件129安放到间隔件127的颈部147上，颈部的顶部容纳在隔离件的裙部112内(图13)。柔性电路衬底133的头部149穿过凹槽110，使得其可以在隔离件129上方延伸。隔离件的弹性定位器120延伸到间隔件127的颈部147内，并通过与柔性电路衬底133的限位块144的啮合向内变形。弹性定位器120推动限位块144、设置在限位块上的间隔件热敏电阻137和电阻139向外靠在间隔件的内壁上。这样，弹性定位器120使热敏电阻137和电阻139偏压抵靠间隔件127的内壁151，使得在环氧树脂152固化之前与间隔件良好接触。柔性电路衬底133的头部149在与探头轴119的纵轴线横向的方向弯曲，并设置在台座114上。朝着顶表面118向下推动头部149以便凹槽148容纳突起116。凹槽148的边缘与突起摩擦啮合以便抓住并将头部149保持在适当的位置。因而，端头热敏电阻135基本上位于探头轴线准确定位。隔离件129抓住头部149使得在最终装配探头107之前其被保持在适当的位置。然后铝端头125连接到子组件上。环氧树脂158优选涂到间隔件颈部147的外面，并且推动端头125越过隔离件129到间隔件127的末端。先前涂到端头热敏电阻135上的环氧树脂152与端头125的内部中心部分啮合。可以将全部装配的探头放在炉中固化环氧树脂，并最终固定各种部件。在本发明范围内可以采用其它合适的使部件固定在一起的方法。在对第二实施方式改进的方式中，柔性电路衬底133的臂143′更长(见图13的虚线)，以便其穿过隔离件129。可以形成具有额外凹槽(未显示)的隔离件以容纳穿过它的臂143′。间隔件热敏电阻137和电阻139仍位于靠着间隔件127两侧的相同位置。在此改进方式中，当从臂未变形的位置(例如，如图11所示)变形后，隔离件进一步帮助使臂保持在适当的位置。可以理解在最终固定前，可以使用其它方法将柔性电路的电子元件定位在适当的位置，而不偏离本发明的范围。图16显示第三实施方式的探头207的局部部分。探头207与第一实施方式的探头7相应的部分用相同的参考数字加上“200”表示。与第二实施方式的探头107相应的部分用相同的参考数字加上“100”表示。探头轴219、端头225和间隔件227可以基本上与在前实施方式相似。柔性电路231可以具有与图11所示的第二实施方式的衬底133相似的可变形衬底233。然而，柔性电路衬底233的头部249没有凹槽148，因为在第三实施方式中头部249不通过隔离件229保持在适当位置。参考图14和15，隔离件229包括圆盘208和从圆盘的周围边缘下垂的裙部212。在圆盘208内形成凹槽210用于容纳穿过隔离件229的头部249。弹性定位器220从圆盘208向下延伸。当定位器220连接到探头207上时，定位器以和第二实施方式的定位器120相同的方式弯曲，并且具有相同的定位间隔件热敏电阻237和电阻239的作用(图16)。延伸穿过弹性定位器220的空腔222允许定位器变形，用于将弹簧力施加到热敏电阻237和电阻239上。隔离件圆盘208的顶部形成有一个平面或桥件262，并且当其弯到隔离件229上时，用于容纳柔性电路衬底233的头部249。当端头225放到探头轴219、间隔件227和隔离件229上时，端头与端头热敏电阻235啮合并向下推动端头热敏电阻。桥件262(用作作用表面)向上推动促使端头热敏电阻235接近端头225，并确保与端头良好接触。向先前一样，可以在端头热敏电阻235和端头225之间使用环氧树脂以进行最后的固定。如先前根据第二实施方式描述的，端头热敏电阻235、间隔件热敏电阻237和电阻239可以位于柔性电路衬底233的内部，以便衬底(而不是端头热敏电阻、间隔件热敏电阻或电阻)直接接触端头225和间隔件227(分别)。当介绍本发明元件或优选实施方式时，冠词“一个”、“一个”、“这个”和“所述”是用来表示有一个或多个这种元件。术语“包括”、“包括”和“具有”意味包括，并意味着除了所列举的元件可以有其它的元件。并且，使用“向上”“向下”“端头”和“底部”以及这些术语的变形是为了方便，不需要任何特别定位所述元件。对上述可以进行各种改变而不偏离本发明的范围，意味着上述说明书中包含和附图中显示的所有主体应被解释为描述性的而不是限定的意义。
权利要求
1.一种电子温度计，包括适于被对象加热至一定温度、用于测量对象温度的探头端头；可变形电路元件，包括可变形电导体和至少一个与电导体电连接以检测探头端头温度的温度传感器；支撑探头端头和可变形电路元件并包括末端部分的探头轴；由探头轴支撑的定位元件，用于至少暂时定位可变形电路元件。
2.如权利要求1所述的电子温度计，其中定位元件具有与可变形电路元件啮合的定位结构以定位可变形电路元件。
3.如权利要求2所述的电子温度计，其中定位元件的所述定位结构包括从定位元件向外突出并与可变形电路元件啮合的突起。
4.如权利要求3所述的电子温度计，其中可变形电导体包括具有开口的可变形衬底，所述定位元件的突起容纳在所述开口中。
5.如权利要求2所述的电子温度计，其中所述定位结构包括形成有定位元件的台座，部分所述可变形电路元件保持在台座上。
6.如权利要求5所述的电子温度计，其中台座形成有至少一个从台座向上延伸的突起，所述突起锁住可变形电路元件的部分可变形电导体。
7.如权利要求6所述的电子温度计，其中可变形电导体包括可变形衬底，所述可变形衬底包括至少一个凹槽，突起被容纳在凹槽中以将可变形衬底保持在定位元件上适当的位置中。
8.如权利要求1所述的电子温度计，其中定位元件包括大体位于探头轴末端上的桥件，所述桥件与部分可变形电路元件啮合。
9.如权利要求8所述的电子温度计，其中可变形电路元件进一步包括至少一个与可变形电导体电连接的其它电子装置，并且其中所述定位元件将所述其它电子装置偏压抵靠在所述间隔件的内壁。
10.如权利要求9所述的电子温度计，其中定位元件包括延伸到间隔件内的弹性定位器，所述定位器将所述其它电子装置间隔件偏压抵靠在间隔件的内壁。
11.如权利要求10所述的电子温度计，其中定位元件包括设置成允许由定位器弹性变形的空腔。
12.如权利要求1所述的电子温度计，其中可变形电路元件进一步包括至少一个与可变形电导体电连接的其它电子装置，并且其中所述定位元种将所述其它电子装置偏压抵靠在间隔件的内壁。
13.如权利要求1所述的电子温度计，其中定位元件包括由绝热材料制成的隔离件。
14.如权利要求1所述的电子温度计，进一步包括底部单元和使探头轴与底部单元连接的电线。
15.用于电子温度计的探头，包括适于被对象加热至一定温度、用于测量对象温度的探头端头；可变形电路元件，包括可变形电导体和至少一个与电导体电连接以检测探头端头温度的温度传感器；支撑探头端头和可变形电路元件并包括末端部分的探头轴；由探头轴支撑的间隔件；由探头轴支撑的定位元件，用于至少暂时定位可变形电路元件。
16.如权利要求15所述的探头，其中定位元件具有与可变形电路元件啮合的定位结构以定位可变形电路元件。
17.如权利要求16所述的探头，其中定位元件的所述定位结构包括从定位元件向外突出并与可变形电路元件啮合的突起。
18.如权利要求17所述的探头，其中可变形电导体包括具有开口的可变形衬底，该开口容纳定位元件的所述突起。
19.如权利要求16所述的探头，其中所述定位结构包括形成有定位元件的台座，部分可变形电路元件保持在台座上。
20.如权利要求19所述的探头，其中台座形成有至少一个从台座向上延伸的突起，所述突起锁住可变形电路元件的部分可变形电导体。
21.如权利要求19所述的探头，其中可变形电导体包括可变形衬底，所述可变形衬底包括至少一个凹槽，所述突起被容纳在凹槽中以将可变形衬底保持在定位元件上适当的位置中。
22.如权利要求15所述的探头，其中定位元件包括大体位于探头轴末端上的桥件，所述桥件与部分可变形电路元件啮合。
23.如权利要求22所述的探头，其中可变形电路元件进一步包括至少一个与可变形电导体电连接的其它电子装置，其中所述定位元件将所述其它电子装置偏压抵靠在所述间隔件的内壁。
24.如权利要求23所述的探头，其中定位元件包括延伸到间隔件内的弹性定位器，所述定位器将所述其它电子装置偏压抵靠在所述间隔件的内壁。
25.如权利要求24所述的探头，其中定位元件包括设置成允许由定位器弹性变形的空腔。
26.如权利要求15所述的探头，其中可变形电路元件进一步包括至少一个与可变形电导体电连接的其它电子装置，其中所述定位元件将所述其它电子装置偏压抵靠在所述间隔件的内壁。
27.一种制备用于电子温度计的探头的方法，包括将可变形电路元件和探头轴定位在一起；使可变形电路元件变形；将间隔件与探头轴连接；将定位元件与探头轴连接；使可变形电路元件和定位元件互相连接，用于定位可变形电路元件。
28.如权利要求27所述的方法，其中使可变形电路元件和定位元件互相连接包括将可变形电路元件内的开口插入与定位元件相关的突起上。
29.如权利要求27所述的方法，其中使可变形电路元件和定位元件互相连接包括将定位元件的接受部插入可变形电路元件上形成的凹槽中。
30.如权利要求27所述的方法，进一步包括用定位元件使部分可变形电路元件偏压向间隔件。
全文摘要
设计一种结构简易和精确的电子温度计。温度计的探头包括柔性电路，该柔性电路包括用于测量温度并将信号传递到温度计的计算单元的电子部件。由探头支撑的定位元件可以起到在最终固定之前预先定位柔性电路的作用，以便制备时可靠地定位电子部件。
文档编号H05K7/02GK101081163SQ200610064448
公开日2007年12月5日 申请日期2006年11月3日 优先权日2005年11月3日
发明者R·A·西斯克, J·T·吉勒, M·戴维斯 申请人:舍伍德服务股份公司