[发明专利]用于便携式计算机系统的传感器单元和传感器单元的集成

说明书

公开了一种传感器单元(2)，用于根据在身体外部的表面上可检测的测量值确定核心体温，其包括至少一个热流传感器(20，20′)和至少一个温度传感器(21，21′)，该传感器单元可紧凑容易地制造和安装，并且允许优化地确定核心体温。传感器单元(2)包括至少一个整体式热流传感器(20，20′)，该热流传感器为由多种不同材料的层构成的三明治结构的形式，还包括至少一个温度传感器(21，21′)，这些传感器被彼此空间上间隔开地焊接在电路板(22)上，或者沿着电路板(22)的纵向方向在同一高度上被焊接在该电路板(22)上，其中，这些传感器(20，20′，21，21′)通过线缆或导体电路与模拟/数字转换器(25)和微控制器(26)连接，电子部件(20，21，25，26)可借助连接线缆(3)连接到便携式计算机系统(0)的电子器件上，并且传感器单元(2)和至少一个电路板(22)与布置在其上的电子部件(20，21，25，26)一起至少部分地被传感器单元套管(28)沿着电路板(22)的横向包围。

技术领域

本发明公开了一种传感器单元，用于通过在身体外部在表面上可确定的测量值确定核心体温，该传感器单元包括至少一个热流传感器和至少一个温度传感器；本发明还公开了一种具有该传感器单元的便携式计算机系统和传感器单元的制造，该传感器单元包括至少一个测量传感器和位于电路板上的电子元件；本发明又公开了传感器单元在便携式计算机系统的壳体中或者在用于附着在皮肤上的粘性垫中的集成。

背景技术

已知的，具有测量能力的便携式技术数据处理装置是以具有或不具有壳体的各种不同的设计方案作为服装的一部分或以饰品的形式存在。这种便携式计算机系统或穿戴式计算机是用于“穿戴式计算”的研究领域。这样的穿戴式计算机或便携式计算机系统具有至少一个传感器单元，利用该传感器单元通过至少一个传感器从现实世界采集数据。然后，测量数据或者在便携式计算机系统自身中被处理，或者被传送到另一台计算机，特别是智能手机。用户可以查看所记录的数据并做进一步处理。便携式计算机系统包括壳体，在该壳体中集成有传感器单元和电子器件。电子器件通常包括至少一个微控制器和读取/存储单元，它们被连接到传感器单元。

穿戴式计算机或便携式计算机系统的一个示例是活动跟踪器，其也被称为健身或健康臂带、智能手环或健身跟踪器。借助于在电子器件中运行的软件，从传感器单元的至少一个传感器中采集数据并做进一步处理，并可选地存储在存储器中和/或传输到智能手机。相应地，可以确定例如与健身和健康相关的数据，例如跑步距离(Laufstrecke)、能量消耗，并且在某些情况下能够确定心率、体温、血液中的含氧量或睡眠质量。

在此令人感兴趣的是通过便携式计算机系统确定体内温度或核心体温。在皮肤上测量的、非侵入性的且连续的体内温度测定对于医院中的患者监测、预防运动员中暑或确定和监测用于诊断睡眠障碍和其它疾病的生理节律周期是重要的。

便携式计算机系统的传感器单元在最简单的情况下是基于温度传感器，用于结合对传感器及其环境的热隔离来确定皮肤温度。隔离的目的是使皮肤温度保持尽可能地接近核心体温。该方法在许多情况下是不准确的，并且不适于在变化的外部条件下使用。

为了更好地测量核心体温，根据专利文献DE10038247，便携式计算机系统的传感器单元可以包括所谓的双温度传感器。在这里，两个温度传感器通过具有已知热阻的热隔离彼此分离。在大多数情况下，这种方法需要进行校准测量以确定热阻，这取决于人和测量的位置。

这种双传感器方法存在多个缺点。一个大的问题表现在两个温度传感器之间的热寄生热损失，这可能导致大的偏差。这些必须通过热隔离和例如在专利文献DE102005004933中所述的复杂的补偿算法来补救。另一个缺点在于系统的大小。为了能够实现良好的灵敏度，应用中的温差必须足够大，这意味着在两个温度传感器之间的材料必须具有一定的最小厚度。这使得传感器系统相当笨重且庞大，并且不太适合于容易地集成到根据现有技术的壳体中。