DE3138046A1 - Messgeraet, verfahren zu seiner herstellung und verfahren zum einschreiben von daten in ein solches messgeraet - Google Patents
Messgeraet, verfahren zu seiner herstellung und verfahren zum einschreiben von daten in ein solches messgeraetInfo
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Description
Registered Representatives before the
European Patent Office
TERUMO CORPORATION Tokio, Japan
MöhlstraBe 37 D-8000 München 80
Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkl d
Tetegramme: ellipsoid
Case 113
24. Sep. I98i
Meßgerät/ Verfahren zu seiner Herstellung und Verfahren
zum Einschreiben von Daten in ein solches Meßgerät
2h. Sep. 1981
"Meßgerät, Verfahren zu seiner Herstellung und Verfahren zum Einschreiben von Daten
in ein, solches Meßgerät"
Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Messung von physikalischen
Größen, wie Temperatur, (Luft-)Feuchtigkeit und Geschwindigkeit, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Meßgeräts und ein Verfahren zum Einschreiben von Korrelationsdaten
in dieses Meßgerät.
Ein in Fig. 1 dargestelltes bisheriges Digitalthermometer
(JA-OS 131576/75) weist ein leistungsloses bzw. nichtflüchtiges
Speicherelement auf, das bei dieser bisherigen Vorrichtung Korrelationsdaten zwischen Temperatur und Ausgangsgröße eines
. Zählerkreises speichert, die im voraus abgeleitet und dann in das nichtflüchtige (non-volatlle) Speicherelement eingeschrieben
werden. Da jedoch ein Digitalthermometer dieser Art nicht mit einer Eingabe/Ausgabeeinheit zur Erzeugung oder zum Einschreiben
der Korrelationsdaten versehen ist, müssen letztere unabhängig bzw. indirekt (off-line) in das nichtflüchtige
Speicherelement eingeschrieben werden. Außerdem ist es dabei schwierig, dieses Speicherelement zusammen mit anderen wesentlichen Schaltungsabschnitten in Form eines großintegrierten
Schaltkreises auszubilden. Da sich weiterhin die für das Einschreiben der Korrelationsdaten benutzte Meßschaltung von der
Meßschaltung des Geräts, an dem der nichtflüchtige Speicherabschnitt
montiert ist, unterscheidet, ist es schwierig, Korrelationsdaten zu erzeugen, die nicht durch Varianz oder
Streuung in den elektrischen Eigenschaften der Meßschaltungsbauteile
beeinflußt werden. Da schließlich die Korrelations-
daten unabhängig bzw. indirekt in das nichtflüchtige Speicherelement
eingeschrieben werden, muß die Handhabung dieser Daten so erfolgen, daß eine Vermischung mit anderen
Daten vermieden wird. Diese Datenhandhabung im Verlauf des Einschreibvorgangs ist kompliziert und erfordert besondere
Sorgfalt.
Da andererseits bei dem in Fig. 2 "dargestellten Meßgerät die Korrelationscharakteristika zwischen einer physikalischen
Größe und den elektrischen Parametern eines Meßfühlers im allgemeinen nicht-linear sind, ist zum Meßfühler eine Wandlerschaltung (Meß-Brückenschaltung) zur Lieferung eines
linearen Ausgangssignals hinzugefügt, um die die anschließende Signalverarbeitung durchführende Schaltung zu vereinfachen.
Obgleich weiterhin dabei eine Varianz in den Korrelationscharakteristika
zwischen einer physikalischen Größe und den elektrischen Parametern getrennter Meßf-ühler besteht,
können die Korrelationscharakteristika standardisiert bzw. vereinheitlicht werden. Dies kann mit den in Fig. 2 därgestellten
variablen bzw. Regelwiderstähden VR1, VR2 erfolgen,
die zur Einstellung sowohl des Nullpunkts als auch der Amplitude des linearisierten Ausgangssignals der Brückenschaltung
und damit zur Standardisierung der. Charakteristika
bzw. Kennlinien dienen. Unabhängig davon ist" diese Anordnung jedoch mit einem komplexen Schaltungsaufbau und einer umständlichen
Einstell- oder Abgleichoperation behaftet.
Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Vermeidung
der vorstehend geschilderten Mangel des Standes der Technik durch Schaffung eines Meßgeräts, bei dem Korrelationsdaten
in ein zusammen mit anderen Schaltungsbauteilen am bzw. im Meßgerät angeordnetes nichtflüchtiges Speicherelement eingeschrieben
werden können, das nicht durch Varianz in den elektrischen Eigenschaften zwischen den Meßschaltungen beeinflußt
wird und das bei der Herstellung keine Datenhandhabung
-ΙΟΙ erfordert. Die Erfindung bezweckt dabei auch die Schaffung
eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen Meßgeräts sowie eines Verfahrens zum Einschreiben von Korrelationsdaten
in dieses Meßgerät.
5. ■ -
Bei diesen Verfahren soll ständig Übereinstimmung zwischen einem Meßfühler und den von diesem gelieferten Korrelationsdaten aufrechterhalten werden können, um dadurch Einschreibfehler
aufgrund einer Vermischung von Korrelationsdaten zu
verhindern.
Beim Verfahren zur Herstellung des Meßgeräts soll die Zahl
der Fertigungsschritte durch Einschreiben von Korrelationsdaten in einen vorher in das Meßgerät eingebauten Speicherabschnitt
verringert werden können.
Weiterhin sollen bei diesem Meßgerät keine Einstellungen zur
Erzielung präziser Ausgangswerte oder -größen erforderlich sein.
Die genannte Aufgabe wird bei einem Meßgerät der angegebenen
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst/ daß es eine Datenausgabeeinheit,
die das Ausgangssignal eines Meßsystems zu einer Stelle außerhalb des Meßgeräts liefert, um Korrelationsdaten zwischen
dem Ausgangssignal· des Meßsystems und einem für eine physikalische Standard-Größe repräsentativen Meßfühler-Ausgangssignal
zu erzeugen, eine praktisch leistungslose bzw. nichtflüchtige Speichereinheit und eine Dateneingabeeinheit zur Aufrechter-
- haltung bzw. Speicherung der erzeugten Korrelationsdaten in der Speichereinheit aufweist und daß die in der Speichereinheit
gehaltenen Korrelationsdaten zum Zeitpunkt einer durchgeführten Messung aus der Speichereinheit auslesbar sind, so
daß ein dem Eingangssignal·zum Meßsystem entsprechendes Ausgangssignal
erhalten wird.
In weiterer Ausgestaltung kennzeichnet sich die Erfindung
durch eine Korrelationsdaten-Erzeugungseinheit, durch ein letzterer vorgeschaltetes Meßsystem zur Messung einer physikalischen
Größe und zur Lieferung eines die physikalische Größe angebenden ersten Signals zur Korrelationsdaten-Erzeugungseinheit,
durch eine Eingabeeinheit, die von außerhalb des Meßgeräts ein eine physikalische Standardgröße angebendes Eingangssignal abnimmt und ein für die physikalische
Standardgröße stehendes zweites Signal zur Korrelationsdaten-Erzeugungseinheit
liefert, die ihrerseits Korrelationsdaten zwischen dem ersten und dem zweiten, ihr eingegebenen Signal
erzeugt, durch eine praktisch leistungslose bzw. nichtflüchtige
Speichereinheit und durch eine Einheit zur Lieferung der Korrelationsdaten zur Speichereinheit als Eingangssignal für
diese, wobei ein dem Eingangssignal des Meßsystems entsprechendes Ausgangssignal durch Verwendung der Korrelationsdaten
zum Meßzeitpunkt erzielbar ist. ■ · .
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Meßgeräts
der angegebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, daß Korrelationsdaten zwischen dem von einem ersten Meßfühler erhaltenen
Ausgangssignal eines ersten Meßsystems und dem Ausgangssignal eines zweiten, ein Standardmeßs.ystem bildenden Meßsystems
erzeugt werden, wobei das letztere Ausgangssignal von einem zweiten Meßfühler erhalten wird und eine physikalische
Größe darstellt und wobei sich die beiden Meßfühler in bezug auf das Meßobjekt unter identischen Bedingungen befinden, daß
die Korrelationsdaten mittels einer Einschreibeinheit in einen einschreibbaren, praktisch leistungslosen bzw. nichtflüchtigen
Speicherabschnitt eingeschrieben werden und daß das zweite Meßsystem vom ersten Meßsystem getrennt
(disconnecting) wird, wobei die Korrelationsdaten nach Maßgabe eines Ausgangssignals von dem eine unbekannte physikalische Größe messenden ersten Meßfühler aus dem Speicherab-
schnitt ausgelesen werden und dabei eine Ausgangsgröße erhalten
wird, die dem Ausgangssignal des ersten Meßsystems entspricht.
Die Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren zum Einschreiben von Korrelationsdaten in einen einschreibbaren,
praktisch leistungslosen bzw. nichtflüchtigen Speicherabschnitt eines Meßgeräts der Art, bei dem Korrelationsdaten
nach Maßgabe eines Ausgangssignais eines Meßfühlers zur Messung einer unbekannten physikalischen Größe aus dem Speicherabschnitt
auslesbar sind, um dabei eine dem Ausgangssignal des Meßfühlers entsprechende Ausgangsgröße zu erhalten, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß Korrelationsdaten zwischen dem Ausgangssignal eines ersten Meßfühlers und dem Ausgangs-■
signal eines Standardmeßsystems mit einem zweiten Meßfühler erzeugt werden, wobei das Ausgangssignal eine physikalische
Größe darstellt und wobei die beiden Meßfühler in bezug auf
das Meßobjekt unter identischen Bedingungen angeordnet sind,
und daß die Korrelationsdaten mittels einer Einschreibeinheit in den nichtflüchtigen Speicherabschnitt eingeschrieben werden.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
25
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bisherigen Meßgeräts der Art, auf die sich die Erfindung bezieht,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines anderen bisherigen Meßgeräts,
das mit einer Wandlerschaltung zur Erzielung
eines linearen Ausgangssignals versehen ist,
Fig. 3 ein vereinfachtes Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Meßgeräts bzw. einer Meßschaltung
mit Merkmalen nach der Erfindung,
Fig. 4 ein Blockschaltbild, welches die Anordnung nach Fig. 3 näher veranschaulicht,
Fig. 5 ein Schaltbild eines Oszillator- bzw. Schwingkreises
. mit einem Thermistor,
Fig. 6 eine graphische Darstellung einer Kennlinie der
Temperatur T in Abhängigkeit von einem Zählerausgang
(ssignal) N, wobei die Temperatur T auf der waagerechten Achse und das die Schwingungsfrequenz angebende
Zählerausgangssignal N auf der lotrechten Achse aufgetragen sind,
Fig. 7 eine graphische Darstellung der Änderung des Zählerausgangs(signals)
von N2 auf N3 entsprechend einer
Teraperatüranderung von T2 auf T3, ■
Fig. 8 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Einzelheiten der Einschreib- und Leseoperationen bei einem nichtflüchtigen
Speicherelement,
Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Meßgeräts gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung und
5 Fig.10 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Meßgeräts bei Ausbildung als klinisches Thermometer.
Die Fig. 1 und 2 sind eingangs bereits erläutert worden.
Das in Fig. 3 dargestellte erfindungsgemäße Meßgerät 7 weist
einen ersten Meßfühler 2 zur Messung einer ersten physikalischen Größe 1 und zur Lieferung von dieser Größe entsprechenden
elektrischen Parametern auf. Weiterhin ist eine Wandlerschaltung 3 vorgesehen, welche die elektrischen Parameter ab-
nimmt und in elektrische Signale umsetzt, die durch eine Datenverarbeitungsschaltung
5 verarbeitbar sind» Die Meßschaltung enthält weiterhin einen Korrelationsdaten-Speicherabschnitt
4, der das Ausgangssignal der Wandlerschaltung 3
abnimmt, sowie eine zwischen den Speicherabschnitt 4 und die Datenverarbeitungsschaltung 5 eingeschalteten Einschreibschaltung
6. Im Betrieb dieses Meßgeräts 7 wird die physikalische Größe mittels eines zweiten Meßfühlers 8 und einer
Meßschaltung 9 gemessen, die einem externen, vorgeeichten Standard-Meßsystem zugeordnet ist. Die elektrischen Parameter des zweiten Meßfühlers 8 werden nach Umsetzung in ein
für die Ausgangsgröße des Meßfühlers stehendes Digitalsignal· der Datenverarbeitungsschaltung 5 eingegeben. Letztere leitet
dann die Korrelationsdaten zwischen dem Ausgangssignal
■15 der Wandlerschaltung 3 und dem Digitalsignal ab, welche die
Ausgangsgröße des Meßfühlers 8, d.h. den Wert der physikalischen Größe 1, darstellen. Die Korrelationsdaten werden über
die im Meßgerät 7 vorgesehene Einschreibschaltung 6 in den Speicherabschnitt 4 eingeschrieben, worauf die zwischen den
zweiten Meßfühler 8 und die Datenverarbeitungsschaltung 5 geschaltete Meßschaltung 9 von letzterer und mithin vom Meßgerät
7 getrennt wird. Nunmehr kann eine unbekannte physikalische Größe 1 mittels des ersten Meßfühlers 2 gemessen
werden, dessen AusgangsSignal durch die Wandlerschaltung 3
in ein Digitalsignal zur Lieferung zum Korrelationsdaten-Speicher
ab schnitt 4 umgesetzt wird, wodurch die Lieferung eines genauen, die zu messende physikalische Größe angebenden
Meßsignals mittels des Ausgangssignals des den ersten Meßfühler des Meßgeräts darstellenden Systems gewährleistet
wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß eine Anordnung möglich ist, bei der die Ausgangssignale der Meßschaltung 9 und des
Meßgeräts 7 vor der Lieferung oder Zufuhr standardisiert bzw. vereinheitlicht werden.
Im folgenden ist anhand von Fig. 4 ein elektronisches klinisches Thermomether als bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung
beschrieben.
Das elektronische klinische Thermometer 10 gemäß Fig. 4 umfaßt einen ersten Meßfühler 12 mit einem Thermistor zur Messung
einer physikalischen Größe 11, d.h. im vorliegenden Fäll der Körpertemperatur, sowie einen Oszillator- bzw. Schwingkreis
13 und einen Zähler 14, die eine Wandlerschaltung bilden.
Im Thermometer 10 ist weiterhin eine Datenverarbeitungsschaltung 16 vorgesehen, die eine Korrelationsinformation bzw.
-größe zwischen der Körpertemperatur und dem Ausganges igr.al des Zählers 14 abzuleiten vermag, während die Anordnung weiterhin
eine Einschreibschaltung 17 sowie ein programmierbares, nichtflüchtiges Speicherelement 15 enthält, in welches die abgeleitete
Korrelationsinformation über die Einschreibschaltung 17 einschreibbar ist. Das Speicherelement 15 und die Einschreibschaltung
17 sind beide innerhalb des Thermometers 10 angeordnet. Die Datenverarbeitungsschaltung 16, welche die
vom hichtflüchtigen Speicherelement 15 gelieferte Körpertemperaturinformation
benutzt, bewirkt eine Vorherbestimmung der zukünftigen (zu erwartenden) Körpertemperatur und sie behält
die maximale Körpertemperatur gespeichert. Neben den genannten Bauteilen enthält das Thermometer 10 auch eine Anzeigevorrichtung
18 zur Darstellung der resultierenden bzw. bestimmten Körpertemperatur, eine Alarmvorrichtung 19 zur Lieferung
einer Anzeige für die Körpertemperaturinformation, eine Stromversorgung
21 für das Thermometer 10 sowie eine Eingabeeinheit 20. Eine mit einem zweiten Meßfühler 22 verbundene Meßsehaltung
23 ist ausgangsseitig gemäß Fig. 4 an das Thermometer 10 angeschlossen, so daß das Ausgangssignal der Meßsehaltung 23 der
Datenverarbeitungsschaltung 16 über die Eingabeeinheit 20 eingebbar ist, die als Eingabe-Koppelstelle bzw. -Schnittstelle
zum elektronischen Thermometer 10 dient und über einen in ihr
vorgesehenen Anschluß mit der Meßschaltung 23 verbunden ist.
Das beschriebene Thermometer 10 wird in der Weise hergestellt, daß in der Datenverarbeitungsschaltung 16 die Korrelationsinformation zwischen Körpertemperatur und Ausgangssignal des
Zählers 14 abgeleitet bzw. bestimmt und sodann die Korrelationsinformation in das im Thermometer 10 angeordnete programmierbare,
nichtflüchtige Speicherelement 15 eingeschrieben wird, und zwar über die ebenfalls im Thermometer 10 angeordnete
Einschreibschaltung 17.
Im folgenden ist nunmehr ein Datenverarbeitungsverfahren
unter Verwendung des zweiten Meßfühlers 22, der Meßschaltung 23 und der Datenverarbeitungsschaltung 16 des elektronischen
klinischen Thermometers gemäß der Erfindung beschrieben.
Wie erwähnt, wird beim erfindungsgemäßen Thermometer 10 der
erste Meßfühler 12 als'Thermistor benutzt. Der Oszillator 13
kann beispielsweise den Schwingkreis gemäß Fig. 5 verwenden, gemäß der der Oszillator unter Einbeziehung des variablen
bzw. Regelwiderstands R., des Thermistors ausgelegt ist und
sich die Schwingungsfrequenz f des Oszillators abhängig von
Temperaturänderungen ändert. Das Ausgangssignal des Oszillators
•13 wird einem Zähler 14 eingegeben, dessen Inhalt mit konstanter Periode in Abhängigkeit von einem Tast- bzw. Torschaltsignal
(gating signal) T„ konstanter Breite ausgelesen wird.
Auf diese Weise wird die Änderung des wärmeabhängigen Widerstands des Thermistors entsprechend der Temperaturänderung
als Änderung der Ausgangsgröße N des Zählers 14 ausgelesen, wobei die Ausgangsgröße N ein elektrisches Digitalsignal ist,
das (unmittelbar) verarbeitet werden kann. Die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Ausgangssignal des Zählers unter diesen Bedingungen geht aus Fig. 6 hervor. Wenn als
physikalische Größe die Temperatur einer isothermischen Kam-
mer vorausgesetzt wird, wird die Temperatur durch die Anordnung
aus dem ersten Meßfühler 12, dem Oszillator 13 und dem Zähler 14 gemessen und als Digitalsignal der Datenverarbeitungsschaltung
16 eingespeist. Gleichzeitig wird die Temperatur der isothermischen Kammer unter denselben Bedingungen
mittels des zweiten Meßfühlers 22 und der Meßschaltung 23 gemessen. Das Ergebnis dieser Messung wird ebenfalls
in Form eines Digitalsignals der Datenverarbeitungsschaltung 16 über die Eingabeeinheit des elektronischen klnischen
Thermometers 10 eingegeben.
Wenn der erste Meßfühler 12, wie vorstehend angenommen, ein Thermistor ist, läßt sich die Änderung seines wärmeabhängigen
(thermosensitive) Widerstands R^, aufgrund der
Temperaturänderung durch folgende Gleichung ausdrücken:
B( 1 - 1 ,
- Roe tt T0' (D
- Roe tt T0' (D
Darin bedeuten: R = Größe des Thermistorwiderstands bei
einer Standardtemperatur T , R_ = Größe des Thermistorwiderstands
bei einer willkürlichen Temperatur T , e = Basis des natürlichen Logarithmus und B = Konstante des Thermistors. .
Bei Verwendung eines Oszillator- bzw. Schwingkreises der Art gemäß Fig. 5 läßt sich die Schwingungsfrequenz f durch folgende
Gleichung bestimmen:
worin R_ dieselbe Bedeutung wie für Gleichung (1) besitzt und
C die Kapazität des im Schwingkreis verwendeten Kondensators bedeutet. Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß die
Schwingungsfrequenz fT mit einer Änderung des wärmeabhängigen
Widerstands des Thermistors aufgrund einer Temperaturänderung variiert. Da das Ausgangs signal N„, des Zählers 14 der Änderung
der Schwingungsfrequenz f entspricht, variiert die
Größe von N in Abhängigkeit von der Temperatur, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist.
.10 Der nächste Schritt bei Datenverarbeitungsverfahren besteht
darin, die Temperatur der isothermischen Kammer auf zwei vorgegebene
Temperaturwerte oder -großen T-. und T1 einzustellen.
Wenn mit N0 und N1 die den Temperaturen Tn bzw. T1 entsprechenden
Ausgangsgrößendes Zählers 14 bezeichnet werden,
läßt sich die Konstante B des Thermistors nach folgender Gleichung bestimmen:
log3 | N0 N1 |
1 | _ 1 |
T1 | To |
B = — —- (3)
Dabei werden T0 und T1 mittels des zweiten Meßfühlers 22 und
der Meßschaltung 23 mit hoher Genauigkeit ausgelesen bzw. abgelesen.
Wenn die Datensätze (T0,. N0) und (T-, N-) in die
im elektronischen Thermometer 10 angeordnete Datenverarbeitungsschaltung
16 eingegeben werden, leitet letztere die Konstante B des im Thermometer verwendeten Thermistors gemäß
Gleichung (3) ab. Sodann berechnet die Datenverarbeitungsschaltung 16 unter Verwendung der abgeleiteten Größe für B
und in Übereinstimmung mit nachfolgend angegebener Gleichung (4) die Beziehung zwischen der Temperatur T und der Zählgröße N über einen vorgegebenen Temperaturbereich von T2 - T3
(z.B. von 32 - 42°C) mit den erforderlichen Temperaturteilschritten
ΔΤ von z.B. 0,10C. Die Gleichung bezüglich der
Temperatur und der durch den Zähler 14 gezählten Größe läßt
sich speziell wie folgt darstellen:
T0 ·■ (4)
Darin bedeuten: N_ = Zählgröße entsprechend der Temperatur
Tqi, Nn ='Zählgröße entsprechend der Standardtemperatur T0,
TG
d.h. N_ = —— , worin T„ = Tast- bzw. Torsteuerintervall
0 2.2CR0 G
des Zählers 14. In diesem Fall können T~ und T3 mit T_ und T1
koinzidieren, obgleich sie in der Praxis im allgemeinen verschieden sind.
Mittels der vorstehend beschriebenen Datenverarbeitung wird die graphische Darstellung gemäß Fig. 7 erhalten, welche die
Übereinstimmung zwischen den Zählergrößen von N2 - N3 und der
Körpertemperaturänderung im Bereich von T2 - T3 angibt. Eine
diese Übereinstimmung ausdrückende Tabelle ist im Speicher der Datenverarbeitungsschaltung 16 gespeichert.
25
Ein die vorstehend beschriebene Datenverarbeitungsoperation verdeutlichendes Ablaufdiagramm läßt sich wie folgt darstellen:
Zählergrößen bzw. -stände NQ, N.. entsprechend
den beiden Bezugstemperaturen T ,T1
der isothermischen Kammer ablesen* und Datensätze (T0, N-), (T1, N-) im Speicher der
Datenverarbeitungsschaltung 16 abspeichern
Konstante B des Thermistors ableiten durch Berechnung entsprechend
B =
1 _ 1
unter Verwendung der Datensätze
N0),
N1)
Erhöhen
von
auf Tn„ mittels Inkre-DN
menten bzw. Teilschritten von ΔΤ gemäß der
Gleichung Νφ = Nn χ exp { -B (= - ^ )} , zwecks
Ableitung von Datensätzen (TD1, N01), (T
N ) (T ND2' ND3
D3
(TDN' NDN}'
D27
ND1
N die Ergebnisse der Berech
nung nach dieser Gleichung bezeichnen; und Abspeichern dieser Datensätze im Speicher der
Datenverarbeitungsschaltung 16
Abspeichern jedes Datensatzes (Tn1 , N-..) ,
(T
D2'
ND2>' {TD3'
(TDN' 1W
nichtflüchtigen Speicherelement 15 über die
Einschreibschaltung 17, wobei N-.., ND2, ...
NDN als Adressendaten und T01, T02, ..., TD
als signifikante, die Temperatur angebende Daten dienen. ·
Das Ergebnis der beschriebenen Datenverarbeitung ist die Einschreibung
einer entsprechenden Tabelle, ausgedrückt durch die graphische Darstellung gemäß Fig. 7, in das leistungslose
bzw. nichtflüchtige Speicherelement 15 in der. Weise,
daß die Temperaturgrößen oder -werte mittels der Adres.sen NQ1, ND2>
·'·! N_.„ aus dem Speicherelement ausgelesen werden
können.
Im folgenden ist anhand von Fig. 8 die Operation beschrieben, mittels welcher die Daten in das nichtflüchtige Speicherelement
15 eingeschrieben werden.
Die Einschreibschaltung 17 vermag auf einer Steuersignalleitung
CS ein Steuersignal zur Unterbrechung des Eingangssignals vom Zähler 14 zu liefern und eine Einschreibadresse
im Speicherelement·15 durch Lieferung eines Einschreib-Adressensignals
auf einer Adressenleitung AL zu bezeichnen. Anschließend liefert die Einschreibschaltung 17 über eine
Dateneingabeleitung DL die Temperaturdaten zum Speicherelement 15 und sendet über die Steuersignalleitung CS einen
Einschreibbefehl zum Speicherelement, um dabei die auf der Dateneingabeleitung DL übermittelten Temperaturdaten in das
Speicherelement einzuschreiben. Diese, durch die Einschreibschaltung 17 unter der Steuerung der Datenverarbeiturigsschaltung
16 durchgeführte Operation.führt zur. Einschreibung
des Datensatzes (Tn-, Nn-) in das Speicherelement 15. Nach
Abschluß dieses Vorgangs wird die obige Operation wiederholt, um den Datensatz (T -, Nn-) einzuschreiben, wobei T- über
die Dateneingabeleitung DL und N- über die Adressenleitung
AL eingeschrieben werden. Es ist darauf hinzuweisen, daß ein Adressenumschaltsignal auf der Steuersignalleitung CS das
Speicherelement 15 veranlaßt, auf die Seite der Einschreibschaltung umgeschaltet zu bleiben.
Die bei der erfindungsgemäßen Anordnung verwendete Einschreibschaltung
muß in der Lage sein, eine Einschreibspannung eines Pegels entsprechend den Charakteristika des nicht
flüchtigen Speicherelements 15 zu liefern, bei dem es sich,
nebenbei gesagt, um einen mit Stromquelle versehenen Randomspeicher
handeln kann. Für den genannten Zweck kann eine beliebige, handelsübliche Einschreibschaltung verwendet
werden, welche den angegebenen Bedingungen genügt. Weiterhin können anstelle der Erzeugung der Korrelationsdaten
. durch Messung zweier Temperaturen und anschließende Bestimmung der Zwischen- bzw. Mittel (wert)temperaturen durch
Interpolation die Korrelationsdaten auch in der Weise erzeugt werden, daß die Temperatur der isothermischen Kammer
in Teilschritten von ΔΤ über einen Temperaturbereich variiert
wird, der für die Gewinnung der Datensätze mit den entsprechenden Zählergrößen nötig ist. Als Variante der die Korrelationsdaten
darstellenden Daten ist es auch möglich, Konversions- bzw. Umrechnungsparameter zu bilden, um die Temperatur
vom Zählerausgangssignal abzuleiten.
Das beschriebene elektronische klinische Thermometer enthält, wie erwähnt, die Datenverarbeitungsschaltung und die
Einschreibschaltung. Diese beiden Schaltungen können jedoch aus Kostengründen und zur Verringerung der Größe des Thermometers
außerhalb dieses angeordnet sein. Bei einer derartigen Anordnung benötigt das Thermometer selbst keine elektrische
Stromversorgung für die Einschreibschaltung.
Fig. 9 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
Die vom ersten Meßelement 12 ermittelte Temperatur ist
als Änderung der Schwingungsfrequenz des Oszillators 13 sowie
als Änderung der vom Zähler 14 gezählten Größe dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform wird die Größe der Zählung (Zählstand) über eine Eingabe/Ausgabeeinheit 24 zu einer außerhalb
des elektronischen Thermometers 10 angeordneten Datenverarbeitungsschaltung
25 geliefert. Letztere leitet dabei die für die Körpertemperatur stehenden Körrelationsdaten zwischen der
Zählgröße des Zählers 14 und dem Ausgangssignal der Meßschaltung
23 ab. Diese Daten werden in das nichtflüchtige Speicherelement 15 über die Einschreibschaltung 17, die bei dieser
Ausführungsform außerhalb des elektronischen Thermometers angeordnet ist, und die Eingabe/Ausgabeeinheit 24 eingeschrieben.
Letztere dient als Eingabe/Ausgabeschnittstelle des elektronischen Thermometers 10, und sie ist über einen in
der Eingabe/Ausgabeeinheit vorgesehenen Anschluß mit der/ Eingabeleitung von der Einschreibschaltung 17 sowie der Ausgabeleitung
der Datenverarbeitungsschaltung 25 verbunden. Eine (Daten-)Verarbeitungsschaltung 26 dient zur Vorherbe- ·
Stimmung der zu erwartenden Körpertemperatur sowie zur Aufrechterhaltung
(Speicherung) des Höchstwerts der Körpertemperatur. Bei der dargestellten Anordnung ist die Verarbeitungsschaltung
26 mit einem Mikrorechner, einer kleinen. Zahl von Registern und einem Speicher für Programmspeieherung
versehen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fug. 9 erfolgt die Dateheinschreibung
in das nichtf lüchtig-i Speicherelement 15 sowie die Datenauslesung aus diesem auf die in Verbindung mit Fig.8
erläuterte Weise, so daß auf eine erneute Beschreibung verzichtet werden kann.
Im folgenden ist ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen
elektronischen klinischen Thermometers beschrieben.
Die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Zählerausgang
bzw. -ausgangssignal für einzelne Thermistoren wird nach den vorher beschriebenen Schritten in das im elektronischen kli-
nischen thermometer angeordnete, programmierbare nichtflüchtige
Speicherelement eingeschrieben. Auf diese Weise wird ein höchst zuverlässiges und einfach herstellbares (programmierbares)
elektronisches klinisches Thermometer gewährleistet,
und zwar im Gegensatz zu den bisherigen Thermometern,
die einen komplizierten Schaltungsaufbau besitzen und aufgrund einer Varianz in den elektrischen Eigenschaften zwischen den einzelnen Thermistoren schwierig und umständig
einzustellen bzw. abzugleichen sind. Weiterhin umfaßt das erfindungsgemäße Thermometer den Oszillator- bzw. Schwingkreis
13 mit dem ersten Meßfühler 12, dem Zähler 14, der
Datenverarbeitungsschaltung 16 zur Ableitung der Information
für die Umwandlung von Temperatur auf Zählgrößen sowie zur Vorherbestimmung der Körpertemperatur anhand der Körpertemperaturinformation
und zur Beibehaltung bzw. Speicherung der maximalen Körpertemperatur, der Einschreibschaltung 17,
dem programmierbaren nichtflüchtigen Speicherelement 15, in
welches die Umwandlungsinformation eingeschrieben wird, der Anzeigevorrichtung 18 zur Darstellung der resultierenden bzw.
ermittelten Körpertemperatur, der Alarmvorrichtung 19, die
das Erreichen einer resultierenden Temperatur anzeigt und der Stromversorgung 21 zur Speisung des Thermometers mit
elektrischem Strom. Da der Schwingkreis 13 mit dem ersten
12
Meßfühler, dem Zähler 14, dem Speicherelement 15, der Daten-
Meßfühler, dem Zähler 14, dem Speicherelement 15, der Daten-
"25 Verarbeitungsschaltung 16 und der Einschreibschaltung 17
vollständig in Form von digitalen Schaltkreisen ausgelegt ist, kann er ohne weiteres in Form einer großintegrierten
Schaltung ausgebildet werden. Infolgedessen lassen sich durch Herstellung einer großintegrierten Schaltung mit den
genannten Schalungselementen in Form von komplementären
Metalloxid-Halbleitern niedriger Stromverbrauch, kleine Abmessungen und eine Kostensenkung realisieren.
Fig. 10 veranschaulicht ein nach Großintegrations- bzw. LSI-
Technik hergestelltes elektronisches klinisches Thermometer
gemäß der Erfindung. Dabei sind ein den ersten Meßfühler darr stellender Thermistor-Chip 28, ein im Schwingkreis verwendeter
Chip 29 und ein großintegrierter Schaltkreis 30 der genannten Art auf einem Träger 27 angeordnet. Der Chip 29 enthält
einen Kondensator und einen Widerstand. Die Schaltungselemente sind dabei mit Leiterzügen auf dem Träger 27 verlötet
bzw. verdrahtet. Zur Verhinderung eines Leitungsbruchs und zum Schutz der Schaltungselemente nach der Verdrahtung
des großintegrierten Schaltkreises 30 wird ein Verbindungs-Einkapselungsverfahren
(junction coating technique) angewandt/ worauf der Träger mit einer Vergußmasse vergossen
wird, um einen einstückigen Körper einer gewünschten äußeren Form herzustellen. Schließlich werden die Anzeigevorrichtung
18 und die Alarmvorrichtung 19 angeschlossen und eine Stromversorgung vorgesehen, worauf das elektronische klinische
Thermometer fertiggestellt ist. Als Träger 27 wird Aluminiumoxid mit ausgezeichneter Wärmeableitfähigkeit verwendet, um
das Entweichen der bei der Ausbildung des großintegrierten Schaltkreises erzeugten Wärme zu erlauben. Hierdurch werden
ein Verwerfen und eine Verschlechterung (der Eigenschaften) des Trägers aufgrund der Wärme vermieden. Außerdem kann eine
Kunststoffolie, z.B. aus Polyimidharz, für den Teil des Trägers, welcher den Thermistor-Chip 28 enthält.(nämlich den
bei der Temperaturmessung mit der Achselhöhle des Patienten in Berührung gebrachten Teil des Thermometers) oder für den
gesamten Träger verwendet werden, um ihm Elastizität zu verleihen.
Aufgrund der beschriebenen Konstruktion und Arbeitsweise ermöglicht das erfindungsgemäße Meßgerät die Einschreibung
von Korrelationsdaten in ein nichtflüchtiges Speicherelement, das als solches innerhalb des Meßgeräts angeordnet ist. Das
Meßgerät eignet sich daher für Massenfertigung, und seine
Schaltungselemente können in Form eines großintegrierten Schaltkreises ausgelegt werden. Außerdem verwendet ein nach
dem Herstellungsverfahren und dem Dateneinschreib verfahren gemäß der Erfindung hergestelltes Meßgerät das gleiche Meßsystem
zur Erzeugung der Korrelationsdaten sowie zur Durchführung der tatsächlichen Messung einer physikalischen Größe*
so daß keine Schwankungen der elektrischen Parameter des Meßsystems auftreten und keine den einzelnen Schaltungsbauteilen
zuzuschreibenden, ungünstigen Einflüsse vorliegen. Das erfindungsgemäße Meßgerät ist daher höchst zuverlässig.
Erfindungsgemäß kann das leistungslose bzw. nichtflüchtige
• Speicherelement zur Speicherung der von den Ausgängen des ersten und zweiten Meßsystems erhaltenen Korrelationsdaten
5 zusammen mit dem ersten Meßsystem als einstückiger Körper ausgebildet werden. Die Erzeugung der Korrelationsdaten und
das Einschreiben der Daten in die Speichereinheit können daher gleichzeitig durchgeführt werden. Hierdurch wird die
Notwendigkeit für eine Datenhandhabung vermieden, während Einschreibfehler aufgrund einer Vermischung der Korrelationsdaten verhindert werden. Obgleich weiterhin eine Varianz
bzw. Abweichung in den Meßfühler-Charakteristika zwischen einzelnen Meßgeräten festgestellt werden kann und obgleich
das Meßfühler-Ausgangssignal möglicherweise nicht linear ist, kann deshalb, weil das Meßfühler-Ausgangssignal und die
entsprechende physikalische Größe zueinander in Beziehung gesetzt werden, eine Ausgangsgröße entsprechend dem Ausgangssignal
des ersten Meßfühlersystems ohne anschließende (vorhergehende)
Einstellung des Meßfühlers erhalten werden.
Selbstverständlich sind dem Fachmann verschiedene Änderungen
und Abwandlungen der vorstehend dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung
abgewichen wird.
Claims (24)
- 3138Q46PATENTANSPRÜCHEMeßgerät, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Datenausgabeeinheit, die das Ausgangssignal eines Meßsystems zu einer Stelle außerhalb des Meßgeräts liefert, um Korrelationsdaten zwischen dem Ausgangssignal des Meßsystems und einem für eine physikalische Standard-Größe repräsentativen Meßfühler-Ausgangssignal zu erzeugen, eine praktisch leistungslose bzw. nichtflüchtige Speichereinheit und eine Dateneingabeeinheit zur Aufrechterhaltung bzw. Speicherung der erzeugten Korrelationsdaten in der Speichereinheit aufweist und daß die in der Speichereinheit gehaltenen Korrelationsdaten zum Zeitpunkt einer durchgeführten Messung aus der Speichereinheit aus.lesbar sind, so .daß ein dem Eingangssignal zum Meßsystem entsprechendes Ausgangssignal erhalten.wird.
- 2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das :4eßsystem einen Meßfühler und eine Analog/Digital-: bzw. A/D-Wandlereinheit zum Umwandlung des Ausgangssignals des Meßfühlers in ein Digitalsignal aufweist.
- 3. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler, die A/D-Wandlereinheit und die nichtflüchtige Speichereinheit auf einem Träger angeordnet sind, an den eine Anzeigevorrichtung, eine Alarmvorrichtung und eine ·■ Stromversorgung(einheit) angeschlossen sind,
- 4. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die A/D-Wandlereinheit und die nichtflüchtige Speichereinheit in Form eines großintegrierten Schaltkreises ausgebildet sind. .
- 5. Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem Substrat mit durch Metall verbesserter Wärmeableitung besteht.
- 6. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch· gekennzeichnet, daß die zu messende physikalische Größe die Körpertemperatur ist und daß das Meßgerät ein elektronisches klinisches Thermometer zur Messung der Körpertemperatur darstellt.
10 - 7. Meßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger eine·elastische Folie vorgesehen ist.
- 8\ Meßgerät, insbesondere nach einem der·vorangehenden An-Sprüche, gekennzeichnet durch eine Korrelationsdaten-Erzeugungseinheit, durch ein letzterer vorgeschaltetes Meßsystem zur Messung einer physikalischen Größe und zur Lieferung eines die physikalische Größe angebenden ersten Signals zur Korrelationsdaten-Erzeugungseinheit, durch eine · Eingabeeinheit, die von außerhalb des Meßgeräts ein eine physikalische Standardgröße angebendes Eingangssignal abnimmt und ein für die physikalische Standardgröße stehendes zweites Signal zur Korrelationsdaten-Erzeugungseinheit liefert, die ihrerseits Korrelationsdaten zwischen dem ersten und dem zweiten, ihr eingegebenen Signal erzeugt,-durch eine praktisch leistungslose bzw. nichtflüchtige Speichereinheit und durch eine Einheit zur Lieferung der Korrelationsdaten zur Speichereinheit als Eingangssignal für diese, wobei ein dem Eingangssignal des Meßsystems entsprechendes Ausgangssignal durch Verwendung der Korrelationsdaten zum Meßzeitpunkt erzielbar ist.
- 9. Meßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem einen Meßfühler und eine Analog/Digital- bzw. A/D-Wandlereinheit zur Umsetzung der vom Meßfühler gemesse-nen physikalischen Größe in ein Digitalsignal aufweist, daß die A/D-Wandlereinheit, die Korrelationsdaten-Erzeugungseinheit, die nichtflüchtige Speichereinheit und die Eingabeeinheit auf einem Träger ausgebildet bzw. angeordnet sind und daß eine Anzeigevorrichtung, eine Alarmvorrichtung und eine Stromversorgung am Träger angebracht sind.
- 10. Meßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die A/D-Wandlereinheit, die Korrelationsdaten-Erzeugungseinheit/ die nichtflüchtige Speichereinheit und die Eingabeeinheit in Form eines großintegrierten Schaltkreises ausgelegt sind.
- 11. Meßgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger zur verbesserten Wärmeableitung aus einem Aluminiumoxid-Substrat hergestellt ist.
- 12. Meßgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationsdaten-Erzeugungseinheit und die Einheit zur Lieferung der erzeugten Korrelationsdaten zur nichtflüchtigen Speichereinheit innerhalb des Meßgeräts angeordnet sind.
- 13. Meßgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zu messende physikalische Größe die Körpertemperatur ist und daß das Meßgerät ein elektronisches klinisches Thermometer zur Messung der Körpertemperatur darstellt.
- 14. Meßgerät nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger eine elastische Folie vorgesehen ist.
- 15. Verfahren zur Herstellung eines MeßgeräxsTnacn den voran-gehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß Korrelationsdaten zwischen dem von einem ersten Meßfühler erhaltenen Ausgangssignal eines ersten Meßsystems und dem Ausgangssignal eines zweiten, ein Standardmeßsystem bildenden Meßsystems erzeugt werden, wobei das letztere Ausgangssignäl von einem zweiten Meßfühler erhalten wird und eine physikalische Größe darstellt und wobei sich die beiden Meßfühler in bezug auf das Meßobjekt unter identischen Bedingungen befinden, daß die Korrelationsdaten mittels einer Einschreibeinheit in einen einschreibbaren, praktisch leistungslosen bzw. nichtflüchtigen Speicherab- . schnitt eingeschrieben werden und daß das zweite Meßsystem vom ersten Meßsystem getrennt (disconnecting) wird, wobei die Korrelatipnsdaten nach Maßgabe eines Ausgangssignals von dem eine unbekannte physikalische Größe messenden ersten Meßfühler aus dem Speicherabschnitt ausgelesen werden" und dabei eine Ausgangsgröße erhalten wird, die dem Ausgangssignal des ersten Meßsystems entspricht.
- 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationsdaten-Erzeugungseinheit und die Einschreibeinheit im ersten Meßsystem enthalten sind.
- 17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daßdie Korrelationsdaten-Erzeugungseinheit und die Einschreibeinheit im zweiten Meßsystem enthalten sind.
- 18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationsdaten eine Entsprechungstabelle mit Ausgangssignalen vom ersten Meßsystem und mit für eine physikalische Größe repräsentativen Ausgangssignalen vom zwei-. ten Meßsystem sind.
- 19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daßdie zu messende physikalische Größe eine Temperatur ist und-r-daß der erste Meßfühler einen Thermistor zur Bestimmung (deciding) der Schwingungsfrequenz eines Oszillator- bzw. Schwingkreises umfaßt.
- 20« Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Meßfühler einen Thermistor umfaßt, dessen Konstante B anhand zweier Schwingungsfrequenzen des Schwingkreises ermittelt wird, welche den beiden betreffenden, durch das zweite Meßsystem gemessenen Temperaturen, entsprechen, und daß unter Heranziehung der Konstante B des Thermistors Karrelationsdaten erzeugt werden, die eine Entsprechungstabelle zur Angabe der Entsprechung bzw. Korrespondenz zwischen Schwingungsfrequenz und Temperatur darstellen. ' ..
- 21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationsdaten Umrechnungs- oder Umwandlungsparameter zur Bestimmung (finding) der Temperatur anhand der Schwingungsfrequenz darstellen.
- 22. Verfahren zum Einschreiben von Korrelationsdaten in einen einschreibbaren, praktisch leistungslosen bzw. nichtflüchtigen Speicherabschnitt eines Meßgeräts der Art, bei dem Korrelationsdaten nach Maßgabe eines Ausgangssignals eines Meßhühlers zur Messung einer unbekannten physikalischen Größe aus dem Speicherabschnitt auslesbar sind, um dabei eine dem Ausgangssignal des Meßfühlers entsprechende Ausgangsgröße zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß Korrelationsdaten zwischen dem Ausgangssignal eines ersten Meßfühlers und dem Ausgangssignal eines Standardmeßsystems mit einem zweiten Meßfühler erzeugt werden, wobei das Ausgangssignal eine physikalische Größe darstellt und wobei die beiden Meßfühler in bezug auf das Meßobjekt unter identischen Bedingungen angeordnet sind, und daß die Korrelationsdaten mittels einer Einschreibeinheit in den nichtflüchtigen Speicherabschnitt eingeschrieben werden.\J I
- 23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationsdaten-Erzeugungseinh>iit innerhalb des Meßgeräts angeordnet ist.
- 24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationsdaten-Erzeugungseinh iit außerhalb des Meßgeräts- angeordnet ist.
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