体温记录贴片的制作方法
【专利说明】体温记录贴片
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有于2012年11月I日提交的美国临时申请序列号61/721，261的优先权，该临时申请在此以其整体引入本文作为参考。
【背景技术】
[0003]在过去的100年左右，电气或电子电路的设计和装配工艺已经有了显著的变化。大约100年以前，直流供电电路是硬连线的并且以盒子形式手工焊接。高电流电子或电气部件被固定到盒子，然后它们通过直径足够承载所需要的电流和电压的手动焊接线被手动地连接。在这些电路的多数中，大尺寸的多个电压电池被放置在电池隔间内，然后它们也被手工焊接到电路内。典型的电池尺寸可以是6伏特提灯电池或由多个6”尺寸的单位电池单元(cell)或甚至可能一些更小尺寸的单位电池单元组成的电池组。当电池被耗尽时，它们被脱焊且按照电路被制作时相同的方式被替换。
[0004]大约60年以前，随着晶体管和其他电子零件的发明，电路的设计和制造发生了剧烈变化。由于电子器件的改变，而这种改变需要低得多的电流和低许多倍的电压，因此电路可以以更有效率且更紧凑的方式被制作。这允许电路以波峰焊接方法被制作在电路板上。作为此波峰焊接装配方法的一部分，电池保持器也被包括到电路中。由于所需要的电压和电流的大大减小，电源尺寸也可以在尺寸上减小。典型的电源尺寸现在可以是D、C、AA、AAA、晶体管9V电池或甚至硬币或按钮电池。在这些具有电池保持器的新电路中，消费者也可以在当其开始使用装置时安装电池，使得非常容易地替换已耗尽的电池。
[0005]在近些年中，如在若干Blue Spark专利应用中描述的，柔性基底上的印刷电子器件已成为新的工艺，并日益普及。以此工艺，一些或全部电路以及一些电子部件被印刷。通常此类型的电路可以包括显示器、IC芯片、传感器、天线、灯和相对低容量的电源，例如平面印刷电池。在一些应用中，电源还可以以完全集成的方式被印刷。
[0006]替代地，可以以不同的方式集成电源。为了降低成本，电源可以是一个印刷的或是以其他方式构造的扁平电池，其作为完整电池单元被提供用于以后集成到需要的电路中。一个典型的电池单元可以提供，例如，约1.5伏直流。在需要更大的电压的情况下，常规已知的是，串联连接两个或更多个电池单元来增加电压。类似地，多个电池单元可以被并联连接在一起以增加有效容量。例如，电池可以包括串联电连接的两个电池单元以提供3伏直流。尽管如此，期望的是，减小电池的总体尺寸(即使有多个电池单元)，以在小的电路中使用。在序列号为于2005年4月20日提交的11/110202、于2006年4月24日提交的11/379816、于 2010 年 6 月 21 日提交的 12/809844、于 2011 年 3 月 30 日提交的 13/075620、于2012年9月24日提交的13/625366、于2013年5月21日提交的13/899291的共同未决的美国申请，以及已授权的专利号为8029927、8268475、8441411的美国专利中描述了扁平电池单元和电池的各种设计和制造方法，所有这些文件都通过引用纳入本文。
[0007]近年来，对可以利用便携式计算机、智能电话以及平板电脑的日渐增长的功率的有源医疗技术的关注与日俱增。一个这样的实例包括体温记录贴片(patch)( “贴片”)，其将被戴在身体上并且将追踪和在存储器内收集病人的身体随着时间推移的温度。现今，常规体温装置仅在单个时间点处测量体温。相反，本文中描述的贴片装置可以作为一个贴片被应用且佩戴一个长的时间周期，诸如24小时的周期(虽然可预期更长或更短的时间周期)。贴片优选地包括适合于施加至用户的皮肤的医用准接触皮肤的粘合剂，但也可以利用各种通常柔性的和压缩的材料。作为补充或作为替代，贴片可以具有如通过多个传感器来感测各种其它现象的能力。例如，贴片可以感测以下中的任一或所有:病人在相同或不同的部位处的多个温度、周围温度、周围湿度、周围压力、周围光、声、和/或辐射的水平、病人的身体功能、时间、病人运动(例如，通过加速计)等。
【发明内容】
[0008]为提供对本发明的一些方面的基本理解，下面呈现本发明的简化概述。所述概述不是本发明的广泛综述。其并不旨在确定本发明的关键元件和重要元件，也不描绘本发明的范围。其唯一目的在于以简化的形式呈现本发明的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序目。
[0009]根据本申请的一个方面，一种带有无线数据通信的有源供电温度数据记录器(logger)贴片包括第一基底层和密封的、柔性电池，该密封的、柔性电池(battery)包括带有阳极和阴极的印刷电化学电池单元(cell)。所述阳极和阴极中的至少一个由固化或干燥的墨形成。第一电池电极触点和第二电池电极触点各自电联接至所述阳极和阴极中的一个。所述贴片还包括柔性电路，所述柔性电路包括微处理器、被配置为感测目标对象的温度的温度传感器、无线通信收发器和天线。所述柔性电路还包括第一电池触垫(contact pad)和第二电池触垫，每个电联接(couple)至所述第一电池电极触点和第二电池电极触点中的一个以藉此以电气方式向所述微处理器和温度传感器提供电力。所述贴片还包括第二基底层，所述第二基底层包括被配置为被可移除地施加至所述目标对象的表面的粘合剂。所述柔性电池和柔性电路共同包括以覆盖、堆叠的布置方式布置在所述第一基底层和所述第二基底层之间的电子中料(inlay)。所述第一基底层、所述电子中料和所述第二基底层全部是柔性的且被配置为贴合所述目标对象的弯曲表面。
[0010]根据本申请的另一个方面，一种带有无线数据通信的有源供电温度数据记录器贴片包括第一基底层和密封的、柔性电池，该密封的、柔性电池包括带有以共面布置方式设置的阳极和阴极的印刷电化学电池单元。所述贴片还包括柔性电路，所述柔性电路包括微处理器、被配置为感测目标对象的温度的温度传感器、无线通信收发器和天线。所述微处理器从所述柔性电池有源地接收电力，所述温度传感器从所述微处理器有源地接收电力，且所述无线通信收发器通过电磁场从一个外部计算装置无源地供电。所述贴片还包括第二基底层，所述第二基底层包括被配置为被可移除地施加至所述目标对象的表面的粘合剂。所述柔性电池和柔性电路被安置在所述第一基底层和所述第二基底层之间，且其中所述第一基底层、电子中料和所述第二基底层全部是柔性的。
[0011]根据本申请的另一个方面，一种用于监控病人的体温的有源供电医疗系统，包括柔性的、有源供电的温度数据记录贴片，所述贴片包括密封的、柔性电池，所述密封的、柔性电池包括带有以共面布置方式设置的阳极和阴极的印刷电化学电池单元。柔性电路包括微处理器、被配置为感测所述病人的温度的温度传感器、定时器、存储器、无线通信收发器和天线。基底层包括被配置为被可移除地施加至所述病人的皮肤的粘合剂。所述贴片的所述微处理器、所述温度传感器、所述计时器和所述存储器全部由柔性电池有源地供电。所述系统还包括一个外部计算装置，所述外部计算装置包括能够运行应用的可编程的微处理器、有源电源、显示器以及由所述有源电源供电且能够经由电磁场与所述贴片的无线通信收发器双向通信的收发器。所述贴片的无线通信收发器通过所述电磁场从所述外部计算装置有源地供电。所述外部计算装置被配置为将初始化命令和初始化开始时间传送至所述贴片的微处理器，使得所述微处理器能够向所述温度传感器提供电力且开始从所述温度传感器获得多个温度样本。所述贴片的微处理器被配置为将确认信号传送回所述外部计算装置，指示成功初始化。
【附图说明】
[0012]参考附图来阅读以下说明，本发明的前述的和其他的特征以及优点对于本发明所属的领域的技术人员将是显而易见的，其中:
[0013]图1示出附接到一个人的用于使用一个示例性智能手机测量体温的示例性贴片的立体图；
[0014]图2A示出该示例性贴片的一个实施方案的分解视图；
[0015]图2B示出该示例性贴片的另一个实施方案的分解视图；
[0016]图3示出图1的示例性贴片的一个示例性电子中料的俯视示意图；
[0017]图4示出图1的示例性贴片的示例性电子电路的俯视示意图；
[0018]图5示出一个示例性电化学电池单元的平面图；
[0019]图6示出沿着图5的线6-6穿过电极区域截取的电化学电池单元的截面图；
[0020]图7示出沿着图5的线7-7穿过第一电极的整个长度截取的电化学电池单元的截面图；
[0021]图8示出沿着图5的线8-8穿过第二电极的整个长度截取的电化学电池单元的截面图；以及
[0022]图9示出用于智能手机或其他计算装置的用户应用的一个示例性屏幕截图。
【具体实施方式】
[0023]在本申请中，体温记录贴片(“贴片”)被描述为将被戴在身体上并且将追踪病人的身体随着时间推移的温度并将该温度收集在存储器中。例如，如图1中所示，贴片10可以被戴在病人12的身体上，诸如，在前额、躯干、手臂，腿、或其他身体部位上。现今的常规体温装置仅在单个时间点处测量体温。相反，本文中描述的贴片10装置可以作为一个贴片被应用且佩戴一个长的时间周期，以提供大量的测量，诸如一个12、16或24小时的周期(虽然可预期更长或更短的时间周期)。贴片10优选地包括适于应用到用户皮肤的医用准许接触皮肤的粘合剂，虽然也可以利用各种通常柔性的和压缩的材料。作为补充或作为替代，贴片10可以具有如通过多个传感器来感测各种其它现象的能力。例如，贴片10可以感测以下中的任一者或所有:病人在相同或不同的部位处的多个温度、周围温度、周围湿度、周围压力、周围光、声、和/或辐射的水平、病人的身体功能、时间、病人运动(例如，通过加速计)等。
[0024]在病人正佩戴贴片10的任何时间点，诸如所描述的24小时周期期间，贴片可以被计算装置14远程地(但是相对地靠近身体)读取，计算装置14诸如是便携式计算机，智能手机、平板电脑和/或能具有与贴片10相同或相容的无线电通信协议的其它传感器装置。如本文中所示，计算装置14被示为智能手机，但可以理解，该计算装置可以是便携式计算机、智能手机、平板电脑和/或被配置为经由无线电通信与贴片10进行通信的其它传感器装置。计算装置14包括能够运行应用的可编程的微处理器、电源(电池或AC线路电源)、显示器，以及能够与贴片10双向通信的收发器。此外，计算装置14优选地能够在局域网(LAN)或包括互联网和万维网的广域网(WAN)上通信。温度测量可以按需要和/或按预先设定的时间间隔进行，并且，可以被本地地存储在贴片10的存储器内和/或读取装置(例如，智能手机、平板电脑、便携式计算机、传感器等)的存储器内。
[0025]在一个实施例中，贴片10可以包括高频/近场通信(NFC)无线电协议。因此，此贴片10可以通过一个具有实现兼容的高频/近场通信NFC和ISO-15693RFID无线电协议的标准智能手机(或计算机，平板电脑，传感器等)来读取。例如，如果一个戴着贴片10的人在睡觉，另一个具有智能手机的人将能够用能实现高频/近场通信NFC和ISO-15693RFID的智能手机来读取贴片10的输出。近场通信(NFC)是一组用于智能手机和类似装置的标准，以通过将它们触接到一起或将它们带到靠近的、通常不多于几厘米(虽然预期的是该范围可以增大)的距离内来建立彼此之间的无线电通信。NFC标准涵盖通信协议和数据交换格式，且基于包括ISO/IEC 14443、IS0/IEC 15693和FeliCa的现有射频识别(RFID)标准。这些标准包括ISO/IEC 18092和21481，以及由NFC论坛限定的那些标准。NFC是一组短程无线技术，通常要求4厘米或更小的距离。NFC在ISO/IEC 18000-3空中接口上以13.56MHz以及106kbit/s-424kbit/s的速率范围运行。NFC包含一个初始方和一个目标，其中，所述初始方有源地产生可以给无源目标提供电力的RF场。
[0026]读取温度信息的人(或自动装置)将不必叫醒戴着贴片10的病人且通过如一个智能手机应用(应用)或类似装置，将立刻能够图形地和/或以基于文本的格式(例如，列表、表格、图表等)显示在他们睡觉的一些或全部时间内佩戴该贴片或以其它方式佩戴该贴片的病人的瞬时体温和/或历史体温。此信息的显示考虑到体温的趋势历史。应用功能可以包括，但不限于，以下的一些或全部特征:
[0027]使智能手机能够创建一个到该贴片的数据链接；
[0028]向该贴片发送初始化(或重新初始化)命令，并且设置一个电子器件已被成功初始化的标志(flag)；
[0029]向贴片发送数据，包括初始化时间戳(time stamp)以开始数据记录、数据感测时间间隔、数据检索时间间隔、数据格式、上温度边界水平、以及下温度边界水平等；
[0030]读取被编程到集成电路中的唯一标识符代码；
[0031]读取被存储在集成电路的存储器中的带时间标记的温度数据，包括自贴片被激活以来的一部分数据或甚至全部数据；
[0032]读取电池电压水平，估计电池电压水平，或估计用于贴片运行的剩余时间量；
[0033]将温度数据从华氏度转换到摄氏度，或从摄氏度转换到华氏度，或转换到其他温度单位；
[0034]使用多个图形(graph)显示选项(即，线图，条形图等)来图形显示温度数据与时间的关系；
[0035]以表格形式显示温度与时间数据的关系；
[0036]执行数据分析；
[0037]设置对接近或超过一预先设定的边界条件的温度的警报水平，经由可视和/或可听的方法发出警报信号；
[0038]保存历史数据；
[0039]创建多个用户配置文件；
[0040]允许集成电路唯一标识符到用户配置文件的链接(link);
[0041]到第三方的电邮、文本或其它数据传送；
[0042]在线地再订购额外的贴片；以及
[0043]链接到用于医疗咨询或医疗联系信息的网站。
[0044]无线的无线电协议可以使得智能手机(或计算机、平板电脑、传感器等)能够按要求从贴片下载温度数据和/或下载一些或全部所存储的数据。作为补充或作为替代，计算装置14(例如，智能手机、计算机、平板电脑、其它传感器装置等)可以被配置为从一个或多个贴片和/或其他本地传感器下载和利用数据。作为补充或作为替代，智能手机应用(应用)等可以被配置为利用所收集的一些或全部数据且对其应用分析，以确定数据趋势、关系等。
[0045]可以理解，虽然在本文中已经描述NFC无线协议，但是也可以使用各种其他无线协议，包括基于标准的协议，甚至还包括专有协议。示例性协议可以包括以下中的任一种或所有(或甚至其他，没有限制):RFID、蓝牙、蓝牙低能量、WiF1、蜂窝(模拟的或数字的，包括所有过去或现在的迭代)、ZigBee、RuBee等。实际上，虽然NFC用非常简单的设定提供相对低速的连接，但它可以被用于引导更有能力的无线连接。
[0046]在如图2A中示出的一个实施例中，贴片10可以包括以覆盖、堆叠布置方式布置的下