DE2660853C2

DE2660853C2 - Drahtlose Fernmeßeinrichtung für physiologische Meßwerte von Lebewesen

Info

Publication number: DE2660853C2
Application number: DE2660853A
Authority: DE
Inventors: Hans 8228 Freilassing Rodler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-02-21
Filing date: 1976-02-16
Publication date: 1985-06-20
Also published as: FR2301826B1; US4090176A; ATA135475A; GB1545271A; AT340038B; FR2301826A1; DE2606069A1; DE2606069C2

Description

a) die Resonanzfrequenz des ersten und des zweiten Parallelschwingkreises (47,48) im Meßwertgeber (1) wird von der gleichen physiologischen Meßgröße mittels eines Verstärkers (76) verändert,

b) den beiden veränderlichen Parallelschwingkreisen (47, 48) im Meßwertgeber (1) sind Kapazitätsdioden (74, 75) zugeordnet, die die Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von der gemeinsamen physiologischen Meßgröße derart verändert, daß die Resonanzfrequenz des dritten Parallelschwingkreises (49) ein ganzzahliges Vielfaches der Differenz der Resonanzfrequenzen des ersten und des zweiten Parallelschwingkreises (47,48) ist,

c) der Verstärker (76), dessen Ausgang mit den Kapazitätsdioden (74, 75) verbunden ist und an dessen Eingang Aufnahmeelektroden (79) angeschlossen sind, ist über eine Schaltung (78) zur Gewinnung seiner Versorgungsspannung mit einem Zwischenfrequenzkreis (51) verbunden,

d) die mit dem Meßwertgeber (1) drahtlos gekoppelten Sendeoszillatoren (2, 3) sind untereinander mechanisch oder elektrisch derart fest verkoppelt, daß die Überlagerungsfrequenz beider Oszillatoren in jeder Einstellung eine gleich große Frequenz ergibt und die Empfangsfrequenz des unabhängigen Empfängers im Verhältnis zur Überlagerungsfrequenz der beiden Sendeoszillatoren stets um das gleiche ganzzahlige Vielfache größer ist als die Überlagerungsfrequenz der beiden Sender.

2. Drahtlose Fernmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren mit einem Sägezahngenerator (58) zur Wobbelung gekoppelten beiden Sendeoszillatoren (56, 57) empfangsseitig nach der Demodulatorstufe und nach einem Maximalwertdetektor mit Impulsformer (59), sowie einem bistabilen Multivibrator (60) und einem Und-Gatter an einen Digitalzähler angeschlossen sind, welcher einerseits mit einem Taktgenerator (66) getaktet wird, wobei anderseits der Starteingang und die Nullrückstellung des Digitalzählers (64) über ein Differenzierglied (69) mit dem Sägezahngenerator (58) verbunden ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine drahtlose Fernmeßeinrichtung für physiologische Meßwerte von Lebewesen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Anordnungen dieser Art sind bereits bekannt Eine dieser Anordnungen hat in der Meßkapsel einen Sender, der aus einer eingebauten Batterie gespeist wird. Die Meßwertgeber modulieren diesen Sender, im Empfänger werden die Meßwerte dargestellt Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Batterien nur eine beschränkte

ίο Lebensdauer haben, der Aufbau des Senders relativ kompliziert ist, so daß diese Anordnung nicht für längerdauernde Messungen, bei denen die Meßkapsel z. B. über Jahre hinaus im biologischen Objekt inplantiert ist, verwendbar ist Eine andere Meßanordnung besteht darin, daß in die Meßkapsel ein Schwingungskreis eingebaut wird, der von den Meßwerten beeinflußt wird, wobei die Resonanzfrequenz dieses Schwingungskreises über ein Grid-Dipmeter von außen gemessen wird. Bei dieser Anordnung muß der Abstand zwischen Meßkapsel und Grid-Dipmeter sehr gering sein, da sonst keine Messung möglich ist. Außerdem ist die Genauigkeit dieser Anordnungen nicht hoch, so daß hierdurch nur überschlägige Messungen möglich sind (US-PS 38 93 111).

Ebenso sind Meßanordnungen bekannt, die ihre Energie für den in der Meßkapsel eingebauten Sender von einem außen befindlichen Hochfrequenzsender beziehen. Die in der Meßkapsel befindlichen Sender sind durchwegs Transistorsender, die, um eine entsprechende Frequenzgenauigkeit zu erreichen, stabilisierte Spannungen benötigen. Die empfangene Hochfrequenzenergie steht daher infolge der erforderlichen Stabilisierung nur zum Teil zur Speisung des Senders zur Verfügung. Außerdem haben diese Kleintransistorsender nur einen sehr geringen Wirkungsgrad, so daß nur ein Bruchteil der Empfangsenergie wieder abgestrahlt werden kann. Außerdem sind aktive Bauelemente störanfällig, sowie alterungs- und temperaturabhängig (DE-AS 12 58 014 und US-PS 32 31 834). Eine andere bekannte Einrichtung besteht darin, daß Energie in Form von Schall- oder Ultraschallwellen der Meßkapsel zugeführt werden und als elektromagnetische Wellen zurückgesandt werden. Auch bei dieser Anordnung sind, bedingt durch den schlechten Wirkungsgrad der Ultraschallwandler hohe Ultraschallenergien erforderlich, um eine ausreichend große rückgestrahlte Hochfrequenzenergie zu erreichen (DE-OS 16 16 457).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fernmeßeinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der der Meßwertgeber mit hohem Wirkungsgrad drahtlos die mit dem Meßwert modulierte Trägerfrequenz unter Vermeidung der Nachteile bekannter Anordnungen an eine außerhalb des Objektes befindliche Empfangs- und Registriereinrichtung abstrahlt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Maßnahmen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Elektrische Vorgänge, wie lonenkonzentrationen, Ionenströme, Aktionsströme, Elektrocortiogramme und dergl. können über einen eingebauten integrierten Verstärker entweder durch Vormagnetisierung von Ferritkernen oder durch Steuerung von Kapazitätsdioden zur Resonanzfrequenzänderung herangezogen werden. Ein integrierter Verstärker bezieht seine Energie hierbei aus der bei Frequenzverdoppelung gleichzeitig auftretenden Gleichspannung. Dieser in einer Meßkapsel befindliche Verstärker kann hierbei auch als Darametri-

scher Verstärker ausgeführt sein und damit seine Energie aus dem Empfangssignal beziehen.

Zur Aufnahme dieser elektrischen Vorgänge sind an der Kapseloberfläche Elektroden angebracht, die mit dem Eingang des Verstärkers verbunden sind. Die am Ausgang des Verstärkers entstehenden verstärkten Signale können nun unmittelbar zur Kapazitätsbeeinflussdng von Kapazitätsdioden, die parallel zu den Resonanzkreisen liegen, herangezogen werden. Da es bei diesen elektrischen Werten meistens nur auf zeitliche Abläufe, also auf Kurvenvorgänge ankommt, genügt in den meisten Fällen als äußere Sende-Empfangseinrichtung eine manuell abgestimmte Einrichtung, die am Ausgang mit einer Amplitudendemodulation versehen ist, wobei die Anordnung auf eine Seitenflanke der Resonanzkurve der inplantierten Kapsel abgestimmt ist

Da die Anordnung nur mit drahtlos eingespeister Eneigie arbeitet und die Meßergebnisse in drahtloser Form rückgestrahlt und von den Meßparar_etern nur die Resonanzfrequenz der Empfangs- und Sendeantenne verändert werden, diese beiden Frequenzen unterschiedlich zueinander sind und der Frequenzvervielfacher aus spannungsfesten Bauteilen aufgebaut werden kann, ergibt sich eine Reihe von Vorteilen. Die Einrichtung gibt nur Energie ab und nimmt nur Energie auf während des Meßvorganges.

Chemische Reaktionen, wie sie besonders bei batteriebetriebenen Geräten auftreten, sind nicht möglich. Durch die Einfachheit des Systems ist eine große Langzeitstabilität gewährleistet. Die Meßkapsel ist sterilisierbar, die Meßeinrichtung ist einfach zu bedienen. Es ergibt sich eine hohe Meßgenauigkeit sowohl bei Kurvenschreibung als auch bei Absolutwertmessungen.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Meßkapsel für elektrische Meßparameter,

F i g. 2 eine Meßeinrichtung mit manuellem Abgleich, zwei Sendeeinrichtungen und einer Empfangseinrichtung mit fest abgestimmter Frequenz,

F i g. 3 zeigt eine automatische Meßeinrichtung mit digitaler Anzeige für zwei Oszillatoren und einem Empfänger und

F i g. 4 zeigt den Meßwertaufnehmer.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild der Meßkapsel zur Messung von elektrischen Vorgängen. Hierbei sind 47 und 48 die Parallelschwingkreise, 50 die Mischschaltung, 51 der Frequenzvervielfacher und 49 der Sendekreis. Die beiden Kapazitäten 74 und 75 sind als Kapazitätsdiode ausgebildet und werden durch den Verstärker 76 gesteuert. 78 ist ein Spannungsstabilisator, der die Versorgungsspannung aus der Zwischenfrequenz liefert, 79 sind die Aufnahmeelektroden, die an der Außenwand der Kapsel angebracht sind. Der Verstärker 76 wird über einen Spannungsstabilisator 78 aus dem Frequenzvervielfacherkreis 51, der eine Zweiweggleichrichtung bewirkt, und dadurch gleichzeitig auch eine Gleichspannung liefert, gespeist. 79 sind die an den Verstärker angeschlossenen Aufnahmeelektroden, die von der Außenseite des Meßwertgebers die entsprechenden Meßergebnisse, wie z. B. Tonenänderungen, PH-Werte oder elektrobiologische Signale aufnehmen. In Serie zu den Kapazitätsdioden befinden sich Kapazitäten, mit Hilf e derer der Gleichlauf der beiden Resonanzkreise, die eine unterschiedliche Frequenz aufweisen, gewährleistet ist

In F i g. 2 ist 1 der im Objekt eingebaute Meßwertgeber, 2 und 3 ist der äußere Sendeoszillator, 4 der äußere Empfänger. Die beiden Sendeoszillatoren sind zur gemeinsamen Frequenzabsticimung miteinander gekoppelt wobei die Abstimmeinrichtung in Meßwerten geeicht ist und das Frequenzverhältnis der beiden Sendeoszillatoren 56 und 57 derart ist daß eine feste Zwischenfrequenz gebildet wird. Die Frequenzen der Sendeosziliatoren 56 und 57 werden durch ihre Antennen 52, 53 zum Meßwertgeber abgestrahlt und durch die Parallelschwingkreise 47 und 48 empfangen, die vom Meßwert durch Kapazitätsdioden, vormagnetisierte

ίο Ferritkerne oder Dämpfung verändert werden. Die Mischschaltung 50 bildet aus den beiden Frequenzen eine Zwischenfrequenz, die durch den Frequenzvervielfacher 51 vervielfacht wird. Dieser Frequenzvervielfacher ist eine Zweiweggleichrichterschaltung, die eine Frequenzverdoppelung mit gutem Wirkungsgrad durchführt 49 ist eine Induktivität, die als Antenne ausgebildet ist und mit der Parallelkapazität einen Resonanzkreis bildet, der auf die verdoppelte Zwischenfrequenz abgestimmt ist. 55 ist ein außerhalb des Objektes befindlicher Empfänger, der die abgestrahlte, verdoppelte Zwischenfrequenz des Meßwertgebers 1 empfängt und auswertet. Da die verdoppelte Zwischenfrequenz konstant ist, kann dieser Empfänger eine schmale Bandbreite haben, so daß eine hohe Selektivität erreicht wird. Dieser Empfänger wird dann ein Maximum an Energie empfangen, wenn jede Sendeantenne mit ihrem zugehörigen Empfangskreis, der vom Meßparameter beeinflußt wird, in Resonanz ist Werden durch die Kapazitätsdioden die Resonanzfrequenzen der Parallei-Schwingkreise verändert, müssen beide Sender nachgeführt werden, um wieder ein Empfangsmaximum im Empfänger zu erreichen. Daraus ersieht man, daß die in Meßwerten geeichte Abstimmeinrichtung direkt die zu messende Größe anzeigt. Ist Sender und Empfänger auf den ansteigenden Teil der Resonanzkurve abgestimmt, dann können rhythmische Änderungen der Meßwerte durch einen Schreiber registriert werden, wobei durch verschiedene Einstellungen EichvergleichswertP eingesetzt werden können.

F i g. 3 zeigt eine automatisierte Sende- und Empfangseinrichtung mit zwei Sendeoszillatoren 56 und 57, die zueinander dasselbe Frequenzverhältnis haben wie die im Meßwertgeber befindlichen Empfänger und eine konstante Zwischenfrequenz ergeben. 58 ist ein Sägezahngenerator, der die Frequenz der Sendeoszillatoren 56 und 57 durch den langsam ansteigenden Sägezahn verändert. 55 ist der äußere Empfänger in dem die Resonanzkurve 72 des Meßwertgebers 1 entsteht. Aus dieser wird durch den Maximalwertdetektor und Impulsformer 59 der Impuls 71 aus dem höchsten Punkt der Resonanzkurve gewonnen, durch den bistabilen Multivibrator 60 in eine Impulsbreitenmodulation 70 umgewandelt, die einerseits über ein Und-Glied 65 den Zähler 64 startet, wobei gleichzeitig dieses Und-Glied die vom Oszillator 66 gebildete Taktfrequenz 67 zuführt. 64 ist die digitale Zähleinrichtung, 68 die zugehörige Impulskurve. Beim bistabilen Multivibrator 60 ist wei'.ers eine Analoganzeigeeinrichtung 61 und ein Kurvenschreiber 62 angeschlossen.

F i g. 4 zeigt den mechanischen Aufbau des Meßwertgebers. 47, 48 sind die veränderlichen Parallelschwingkreise, 49 ist der fest abgestimmte Resonanzkreis, 13 sind Ferritkerne, die zusammen mit den Abstimmkreisen als Antennen wirken. 50 ist die Mischschaltung, 51 der Frequenzvervielfacher, 14 und 15 das Gehäuse.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drahtlose Fernmeßeinrichtung für physiologische Meßwerte von Lebewesen, bestehend aus einem Meßwertgeber in Form einer im Körperinnem eingebrachten Kapsel, die drei Parallelschwingkreise enthält, welche voneinander unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen, wobei zumindest zwei meßgrößenabhängig verändert werden, und zwei mit dem Meßwertgeber drahtlos gekoppelten, außerhalb des Körpers des Lebewesens angeordneten Sendeoszillatoren, deren Frequenz auf die jeweilige Resonanzfrequenz eines der Parallelschwingkreise des Meßwertgebers nachgeführt wird, wobei die Frequenzänderung der Sendeoszillatoren als Maß für die Meßgrößenänderung ausgewertet wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: