DE3237009C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches klinisches Thermometer nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Im Zuge des raschen Fortschritts auf dem Gebiet der Halbleitertechnik sind elektronische klinische Thermometer entwickelt worden, bei denen ein Mikrorechner, nämlich ein auf einem einzigen Chip angeordneter elektronischer Rechner, in ein Gehäuse ungefähr derselben Größe wie der Kolben des herkömmlichen klinischen Glasthermometers eingebaut ist. Derartige Thermometer messen die Körpertemperatur und zeigen diese an, wobei sie als Stromquelle eine Batterie, etwa eine Quecksilber/Lithium-Zelle, verwenden. Infolge des großen Strombedarfs des Mikrorechners sind jedoch kompakte, elektronische klinische Thermometer, die von Batterien geringer Kapazität gespeist werden, mit Problemen, wie vergleichsweise kurze Batteriewechselintervalle und Möglichkeit für Fehlanzeige als Folge verbrauchter Batterien, behaftet. Einige Arten von Thermometern dieses Typs sind mit einem von Hand betätigbaren Hauptschalter versehen, während andere Konstruktionen so ausgelegt sind, daß die Stromzufuhr nur dann eingeschaltet wird, wenn eine Messung tatsächlich vorgenommen wird. Konstruktionen des zuletzt genannten Typs verwenden einen Berührungs- oder Druckschalter zur Vermeidung einer manuellen Schalterbetätigung, ggf. in Kombination mit einem Handschalter zwecks Verringerung des Stromverbrauchs durch Unterbrechung des für die Messung benötigten Stromflusses, sobald sich das Thermometer nicht tatsächlich mit dem Körper in Berührung befindet.

Bei der Berührungsschalteranordnung ist es üblich, ein Meß- oder Fühlerelement, nämlich ein Element mit variabler Impedanz, etwa einen Kondensator oder eine Spule, der Art zu verwenden, die eine Änderung der Impedanz erfährt, wenn das Element dicht an den menschlichen Körper herangeführt oder mit ihm in Berührung gebracht wird. Da das Thermometer jedoch mit einer, die dem Fühlerelement zugeordnete Sonde bedeckenden Schutzhülle verwendet wird, hat eine solche Anordnung eine deutliche Beeinträchtigung der Zuverlässigkeit zur Folge.

In anderer Beziehung vermag ein mit einem Hochimpedanz- Kontaktfühler versehenes elektronisches klinisches Thermometer den Beginn der Messung zu erfassen oder zu bestimmen, wenn der Meßfühler mit dem menschlichen Körper in Berührung gebracht wird. Infolge von Faktoren, wie Schwankungen in der Dicke der Schutzhülle oder des Abstands zwischen Schutzhülle und Kontaktfühler sowie zwischen Schutzhülle und Körperoberfläche, vermögen jedoch weder Meßfühler mit variabler Reaktanz noch solche mit variabler Impedanz eine ausreichend große Impedanzänderung zu entwickeln. Außerdem ist die Schutzhülle selbst elektrisch isoliert bzw. isolierend. Eine Meßfühlerkonfiguration der angegebenen Art gewährleistet mithin nicht in jedem Fall, daß die Berührung mit dem menschlichen Körper mit hohem Zuverlässigkeitsgrad erfaßt wird. Weiterhin vermögen Berührungs- oder Druckschalter nicht notwendigerweise den Stromverbrauch auf eine zufriedenstellende Größe zu verringern, so daß das Problem der schnellen Batterieerschöpfung bestehen bleibt.

In der DE-OS 24 53 013 ist ein Gerät zur Überwachung der Körpertemperatur mit einem Temperaturmeßfühler und einem elektrischen Meßverstärker zum Umwandeln der aufgenommenen Temperatur in eine zu ihr proportionale elektrische Spannung beschrieben. Dieses bekannte Gerät hat ein Integrierglied und einen Subtrahierer mit denen rasche Änderungen dieser elektrischen Spannung automatisch erfaßt werden. Um nun die Überwachung zu automatisieren und die diagnostische Aussagekraft zu vertiefen bzw. zu verbreitern, d. h. um Fehlalarme auszuschließen, wird bei diesem bekannten Gerät die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur festgestellt. Auf diese Weise kann ermitttelt werden, ob eine Temperaturänderung auf eine Dislokation oder einen Defekt zurückzuführen ist. Gegebenenfalls können bei diesem bekannten Gerät auch Grenzwerteinstellungen vorgesehen sein, bei denen Grenzwertfühler das Absinken der Temperatur unter einen bestimmten Wert und den Anstieg der Temperatur über einen anderen bestimmten Wert erfassen und gegebenenfalls ein Warnsignal erzeugen.

Schließlich beschreibt noch die DE-AS 29 11 174 eine Schaltungsanordnung zur Temperaturmessung mit Extremwertspeicherung, bei der ein Digitalwandler mit bedarfsweiser Wählbarkeit der Auflösung vorgesehen ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches klinisches Thermometer anzugeben, welches den Beginn einer Temperaturmessung zuverlässig und ohne Fehlansprechen auf eine Änderung der Umgebungstemperatur zu erfassen vermag.

Diese Aufgabe wird bei einem elektronischen klinischen Thermometer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 6.

Die Erfindung ermöglicht damit die Schaffung eines elektronischen klinischen Thermometers, welches den Beginn einer Temperaturmessung zuverlässig und ohne Fehlansprechen auf eine Änderung der Umgebungstemperatur oder dgl. zu erfassen vermag und dabei als Kriterien einen Temperaturschwellenwert sowie einen Temperaturgradienten über eine vorbestimmte Zeitspanne hinweg benutzt. Das Thermometer hat kleine Abmessungen und ist kostengünstig, indem die Meßeinheit zur Erfassung des Messungsbeginns mit der Temperaturfühlereinheit des Thermometers kombiniert ist, so daß die Zuverlässigkeit insgesamt verbessert und die Zahl der Bauteile verringert wird. Das Thermometer hat zudem auch einen niedrigen Strombedarf, insbesondere dann, wenn es sich in einem Bereitschaftszustand bis zum Beginn der Messung befindet.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines elektronischen klinischen Thermometers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische, vereinfachte Darstellung der Stromversorgung des Thermometers sowie eines Steuerteils zum Einschalten der Stromversorgung,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung der durch eine in einem Mikrorechner gemäß Fig. 1 vorgesehene Zentraleinheit durchgeführten Steuerung,

Fig. 4 ein Blockschaltbild zur Darstellung des Grundaufbaus einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild, welches die Ausführungsform nach Fig. 4 näher erläutert,

Fig. 6 ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 4,

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Beispiels für den spezifischen Aufbau einer Vorrichtung zur Umwandlung eines Widerstands in eine Impulsfrequenz,

Fig. 8 ein Blockschaltbild zur Darstellung der Einzelheiten einer Steuereinheit nach Fig. 5 und

Fig. 9a und 9b Ablaufdiagramme zur Erläuterung des Betriebs der Zentraleinheit und der Steuerung bei eingeschalteter Stromversorgung für den Mikrorechner.

Das in Fig. 1 dargestellte elektronische klinische Thermometer umfaßt einen Thermistor 1, dessen Impedanz sich temperaturabhängig ändert, einen Analog/Digital- bzw. A/D-Wandler 2 zur Umwandlung der Impedanzänderung in eine digitale Größe, eine Datensammelschiene 3 und einen über letztere mit dem A/D-Wandler 2 verbundenen Mikrorechner 7. Der Mikrorechner 7 liefert dem A/D-Wandler 2 über eine Leitung 4 ein Signal zur Einstellung der Auflösung bzw. Genauigkeit des Wandlers sowie über eine Leitung 5 ein Signal als Befehlssignal für die A/D-Umwandlung. Der A/D-Wandler 2 sendet über eine Leitung 6 zum Mikrorechner 7 ein Signal, welches das Ende einer Analog/Digital- bzw. A/D-Umwandlung angibt. Darüber hinaus nimmt der Mikrorechner 7 auf einer Leitung 8 ein beispielsweise alle vier Sekunden auftretendes Unterbrechungssignal ab.

Das in Fig. 2 dargestellte elektronische klinische Thermometer 10 selbst wird durch eine die Stromversorgung 12 darstellende Batterie, z. B. eine Quecksilber/Lithium- Zelle gespeist. Die Stromversorgung 12 ist nur dann mit einer Last bzw. den Verbrauchern verbunden, wenn das Thermometer tatsächlich eine Temperaturmessung durchführt. Wenn das Thermometer in seinem Behälter bzw. Futteral 14 untergebracht ist, ist die Stromversorgung 12 vollständig von den Verbrauchern getrennt, beispielsweise von einer Vorrichtung zur Erfassung des Meßbeginns, dem Mikrorechner usw. Zu diesem Zweck ist am bzw. im Futteral 14 ein Dauermagnet 16 angebracht, während im Inneren des Thermometers ein einen Arbeits- bzw. Schließkontakt 18 aufweisender Reed- bzw. Zungenschalter in einer Lage eingebaut ist, in welcher er durch das Magnetfeld des Magneten 16 beeinflußt wird, wenn sich das Thermometer 10 im Futteral 14 befindet. Die Schaltungsverbindungen sind so ausgeführt, daß der Kontakt 18 die Verbindung zwischen der Stromversorgung 12 und der gesamten Last steuert. Wenn das Thermometer 10 im Futteral 14 untergebracht ist, wird somit überhaupt kein Strom verbraucht; wenn es aus dem Futteral herausgenommen ist, wird die Last nach Bedarf mit Strom versorgt.

Im folgenden ist die vom Mikrorechner 7 ausgeführte Steueroperation anhand von Fig. 3 erläutert. Hierfür seien ein Temperaturgefälle von nicht weniger als 0,3° C/4 s für eine Prüf- bzw. Abtastperiode von 4 Sekunden und ein Temperaturschwellenwert von 30° C vorausgesetzt.

Wenn das elektronische Thermometer 10 aus dem Futteral 14 entnommen wird, wird die Stromversorgung 12 automatisch mit der Last verbunden, so daß die Steuersequenz eingeleitet und das System initialisiert wird (Schritte S 1 und S 2). Da bei der ersten Erkennung einer Temperaturmessung von 30° C oder mehr ein Kennzeichen (ein logisches "1"-Bit) gesetzt wird, ist im voraus in einem Teil (nachstehend als FLG bezeichnet) eines Registers, das in einem Randomspeicher in der Zentraleinheit des Mikrorechners angeordnet ist, eine logische "0" gesetzt worden (Schritt S 3).

Bei Durchführung einer vorläufigen Temperaturmessung zur Erfassung des Einsetzens der Bedingungen für den Messungsbeginn wird für die Analog/Digital-Umwandlung eine lange Zeitspanne benötigt. Mit anderen Worten: Für eine solche vorläufige oder Vormessung ist es unnötig, die Temperatur genau und mit hoher Auflösung, was einen hohen Stromverbrauch bedingt, zu messen. Außerdem ist es unnötig, die Messung kontinuierlich durchzuführen. Infolgedessen übermittelt der Mikrorechner 7 im Schritt S 4 des Ablaufdiagramms über die Leitung 4 ein logisches Signal "0" zum A/D-Wandler 2 zwecks Einstellung seiner Auflösung in der Weise, daß eine Vormessung niedrigen Genauigkeitsgrad und kurzer Abtastdauer intermittierend, z. B. alle 4 Sekunden, durchgeführt wird. Im nächsten Schritt S 5 schaltet der Mikrorechner die Zentraleinheit ab und führt bis zur nächsten Unterbrechung einen Abschaltzustand ein.

Die Zentraleinheit beginnt die Steuerroutine für die Temperaturmessung in Abhängigkeit von einem Unterbrechungseingangssignal, das beispielsweise alle 4 Sekunden über eine Leitung 8 auftritt. Bei Eingang dieses Signals schickt der Mikrorechner 7 zunächst über die Leitung 5 ein A/D-Umwandlungsbefehlssignal zum A/D-Wandler 2 (Schritt S 1). Im Schritt S 2 bestimmt der Mikrorechner, ob das A/D-Umwandlungsendesignal vom A/D-Wandler 2 abgegeben worden ist; ist dies der Fall, so erfolgt ein Übergang auf den Schritt S 3. Ist dies dagegen nicht der Fall, so wird der Schritt S 2 wiederholt, bis die Entscheidung im Schritt S 2 positiv ist. Im Schritt S 3 wird die gemessene und durch den A/D-Wandler 2 in digitale Temperaturdaten umgesetzte Körpertemperatur durch die Zentraleinheit (CPU) über die Datensammelschiene S 3 aus dem A/D-Wandler ausgelesen und in einem im genannten Randomspeicher angeordneten Register R 1 gespeichert. Im Schritt S 4 ist eine Entscheidung dahingehend erforderlich, ob die im Schritt S 3 ausgelesenen Temperaturdaten eine Temperatur von mehr als 30° C angeben. Ist dies nicht der Fall, so geht die Steuerung auf den Schritt S 5 über, in welchem das Kennzeichen FLG auf eine logische "0" gesetzt wird. Mit anderen Worten: Dies stellt einen Vorbereitungsschritt dar, in welchem die nächste Einheit der im Register R 1 gespeicherten Temperaturdaten zur ersten Dateneinheit gemacht wird, die eine Temperatur von 30° C oder mehr angibt. Im Schritt S 6 schaltet die Zentraleinheit in Erwartung auf die nächste Unterbrechung ab.

Unter erneuter Bezugnahme auf den Schritt S 4 sei angenommen, daß die Temperaturdaten als eine Temperatur von 30° C oder mehr angebend festgestellt werden; in diesem Fall geht die Steuerung auf den Schritt S 7 über, in welchem diskriminiert bzw. entschieden wird, ob das Kennzeichen FLG einer logischen "0" entspricht. Ist dies der Fall, so geht das System auf den Schritt S 8 über, in welchem die Temperaturdaten-Einlesung vom A/D-Wandler für die Speicherung in einem Register R 2 angefordert wird. Sodann folgt ein Übergang auf den Schritt S 9, in welchem das Kennzeichen FLG auf eine logische "1" gesetzt wird, und anschließend auf den Schritt S 10, in welchem die Sequenz in Erwartung der nächsten Unterbrechung anhält. Beim Eintreten der nächsten Unterbrechung folgt die Verarbeitung den Schritten S 1 bis S 4 zum Einlesen der Temperaturdaten. Wenn der Schritt S 7 erreicht ist, ist in diesem Fall die Entscheidung negativ, weil das Kennzeichen FLG aufgrund des durch die vorhergehende Unterbrechung eingeleiteten Verfahrensschritts S 9 auf eine logische "1" gesetzt worden ist. Die Operation geht hierauf auf den Schritt S 11 über.

Im Entscheidungsschritt S 11 werden die zuletzt registrierten bzw. gespeicherten Temperaturdaten mit den augenblicklichen, durch die letzte Unterbrechung registrierten Temperaturdaten verglichen, d. h. es wird die arithmetische bzw. Rechenoperation R 1-R 2 (Inhalt des Registers R 1 - Inhalt des Registers R 2) durchgeführt, um den Temperaturgradienten bzw. das Temperaturgefälle zu bestimmen. Ersichtlicherweise erfolgt diese Bestimmung der Temperaturgradienten jeweils in Abständen von 4 Sekunden, weil dies das Intervall zwischen den Unterbrechungssignalen darstellt. Wenn im Schritt S 11 festgestellt wird, daß die Bedingung R 1- R 2 ≧ 0,3° C vorliegt, wird hierdurch angezeigt, daß das klinische Thermometer sich in einem Zustand für die Durchführung einer sinnvollen Temperaturmessung befindet. Der Mikrorechner 7 liefert daher über die Leitung 4 ein logisches Signal "1" zum A/D-Wandler 2 zwecks Erhöhung seiner Auflösung (Schritt S 12). Der Wandler 2 wird hierdurch insbesondere so gesetzt, daß er die Temperatur über eine längere Zeitspanne hinweg abtastet. Anschließend geht das System auf den Schritt S 13 über, in welchem die Zentraleinheit angewiesen wird, eine tatsächliche Messung der Körpertemperatur durchzuführen. Wenn dieser Schritt erreicht ist, wird daher die 4-s-Unterbrechung inhibiert bzw. gesperrt.

Wenn die im Schritt S 11 vorgenommene Entscheidung negativ ist und damit anzeigt, daß das Temperaturgefälle über das vorbestimmte Intervall weniger als 0,3° C beträgt, geht die Operation auf den Schritt S 14 über, in welchem die Zentraleinheit angewiesen wird, das Kennzeichen FLG auf die logische "0" zu setzen. Anschließend geht die Operation auf den Schritt S 15 über, in welchem die Sequenz bis zur nächsten Unterbrechung angehalten wird.

Es ist auch eine fest verdrahtete Logikschaltung verwendbar, wie sie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 veranschaulicht ist. In diesem Fall umfaßt das elektronische klinische Thermometer eine Temperaturfühlereinheit 40 in Form eines Elements, z. B. eines Thermistors, das eine temperaturabhängige Widerstandsänderung zeigt, eine Wandler- oder Umsetzeinheit 42 zur Umwandlung der Schwingfrequenz eines Oszillators in eine dem Widerstand der Fühlereinheit 40 proportionale digitale Größe, eine Entscheidungseinheit 44, die auf der Grundlage der Ausgangsdaten von der Wandlereinheit 42 entscheidet, ob sich das Thermometer in einem für die Einleitung einer Messung geeigneten Zustand befindet, sowie eine Meßeinheit 46, die eine Temperaturmessung nur dann durchzuführen beginnt, wenn sie von der Entscheidungseinheit 44 mit einem Signal beliefert worden ist, welches das Erreichen des Start- bzw. Einleitzustands anzeigt. Wenn die Entscheidungseinheit 44 dieses Signal liefert, liefert die Meßeinheit 46 ein Steuersignal zur Wandlereinheit 42 (vgl. gestrichelte Linien), wodurch zur Erhöhung der Auflösung des Wandlers eine Abgreif- bzw. Abtastdauer größerer Länge gesetzt wird.

Im folgenden sind Aufbau und Arbeitsweise der eben beschriebenen Ausführungsform anhand der Fig. 5 und 6 näher erläutert.

Gemäß Fig. 5 ist ein Thermistor 101 zur Messung der Körpertemperatur mit einer (im folgenden auch als Wandlerschaltung bezeichneten) Schaltung 102 zur Umwandlung eines Widerstands in eine Impulsfrequenz verbunden. Die Wandlerschaltung 102 nimmt von einer Steuereinheit 127 ein Bezugstaktsignal 106 und ein Umwandlungsbefehlssignal 104 ab. Wenn das Befehlssignal 104 von der Steuereinheit 127 auf den logischen Pegel "1" übergeht und damit ein Startsignal darstellt, beginnt die Wandlerschaltung 102 mit einer Umwandlungsoperation. Das Signal 104 wird auf den logischen Pegel "0" durch ein Umwandlungsendesignal 105 gesetzt, das die Umwandlungs- bzw. Wandlerschaltung 102 zur Steuereinheit 127 liefert; hierdurch wird die Umwandlungsoperation beendet.

Die Wandlerschaltung 102 kann einen Oszillator (OSC), dessen Schwingfrequenz in Abhängigkeit vom Widerstand des Thermistors 101 variiert, und einen Steuerkreis zur Steuerung der Schwingung aufweisen; sie vermag zudem Impulse zu liefern, die der Oszillator während eines festen Intervalls (nämlich während der Umwandlungszeit der Wandlerschaltung) liefert. Wie noch näher erläutert werden wird, stellen diese Impulse das Ausgangssignal der Wandlerschaltung 102 dar.

Aufbau und Arbeitsweise der Wandlerschaltung 102 ergeben sich deutlicher aus Fig. 7. Der Steuerkreis ist mit einem programmierbaren Zeitgeber versehen, der in Abhängigkeit vom Startsignal 104 dem Oszillator (OSC) einen Umwandlungsbefehl einer vorbestimmten Dauer T 1 liefert. Bei Eingang des Signals erzeugt der Oszillator OSC eine Zahl von Impulsen entsprechend der Zeitspanne T 1. Der Steuerkreis liefert das Umwandlungsendesignal 105, wenn die Umwandlungszeit T 1 abgelaufen ist. Es ist zu beachten, daß der programmierbare Zeitgeber dann, wenn der Steuerkreis ein noch zu erläuterndes Meßstartsignal 125 abnimmt, auf eine Größe gesetzt wird, die eine längere Umwandlungszeit als die Zeitspanne T 1 bestimmt. Diese Zeitgrößen werden auf der Grundlage des Bezugstaktsignals 106 erzeugt.

Gemäß Fig. 5 werden die erwähnten, von der Wandlerschaltung 102 gelieferten Impulse als Datenimpuls-Ausgangssignal 103 ausgegeben. Diese Impulse stellen den Takteingang (CLK) für einen Zähler 107 dar. Der Zähler 107 ist vom reversierbaren Zähltyp und weist eine Aufwärts/ Abwärtsklemme (U/D) zur Bestimmung der Zählrichtung auf. Wenn an der Klemme U/D eine logische "1" erscheint, zählt der Zähler 107 sein Takteingangssignal aufwärts. Wenn an der Klemme U/D eine logische "0" anliegt, wird das Takteingangssignal in Abwärtsrichtung bzw. herabgezählt. Bei R ist die Rücksetzklemme des Zählers 107 angegeben. Der Datenausgang 108 des Zählers 107 wird einem Dekodierer 112 als Dateneingang bzw. -eingangssignal eingegeben. Der Dekodierer 112 liefert an seiner Ausgangsklemme T 1 ein Ausgangssignal entsprechend einer logischen "1", wenn er vom Zähler 107 einen 100 Impulsen äquivalenten Dateneingang abgenommen hat; dies ist der Fall, wenn der Thermistor 101 eine Temperatur von 30° C mißt. An der Ausgangsklemme T 2 des Dekodieres 112 erscheint ein Signal, wenn an der Klemme U/D des Zählers 107 eine logische "0" anliegt und der Zähler auf -3 herabzählt, wobei diese Daten dem Dekodierer 112 eingegeben werden. An der Klemme T 1 (des Dekodierers) wird ein Ausgangssignal 113 geliefert, das an den einen Eingang eines UND-Glieds 114 angelegt wird, dessen anderes Eingangssignal ein Dekodiersteuersignal 129 von der Steuereinheit 127 ist. Wenn der Thermistor 101 eine Temperatur von 30° C oder mehr mißt, so daß an der Klemme T 1 des Dekodierers 112 ein Ausgangssignal erscheint, und wenn das Dekodiersteuersignal 129 einer logischen "1" entspricht, geht das Ausgangssignal 117 eines durch 2 dividierenden Frequenzteilers 116 auf eine logische "1" über. Dieses Signal wird an den Dateneingang eines D-Typ-Flip-Flops 119 angelegt. Das Takteingangssignal des Flip-Flops 119 ist ein Leseimpuls 122, der von der Steuereinheit 127 in Synchronismus mit der Hinterflanke des Umwandlungsbefehlssignals 104 erzeugt wird, damit das Dateneingangs- bzw. -eingabesignal im Flip-Flop 119 gespeichert werden kann. Wenn die Dateneingabe in das Flip-Flop 119 einer logischen "1" entspricht, geht sein Ausgangssignal Q, nämlich ein Aufwärts/ Abwärts-Steuersignal 120, auf eine logische "0" über. Der das Ausgangssignal Q an seiner Klemme U/D abnehmende Zähler 112 wird hierdurch von der Hochzähl- in die Herabzählbetriebsart umgeschaltet und beginnt die Impulse 103 in Abwärtsrichtung zu zählen. Außerdem wird ein Zähler­ rücksetzsignal 111 durch ein UND-Glied 109 gesperrt und damit nicht durchgelassen. Infolgedessen zählt das aus dem nächsten Umwandlungsbefehlssignal 104 resultierende Datenimpulseingangssignal 103 zum Zähler 107 letzteren von der Größe bzw. vom Zählstand der vorhergehenden Hochzähloperation herab.

Die beim Herabzählvorgang erreichte endgültige Größe entspricht 0, wenn die vorher gemessene Temperatur und die eben gemessene Temperatur gleich sind. Falls jedoch letztere höher ist, zählt der Zähler 107 über 0 hinaus auf einen negativen Wert. Wenn dieser Wert beispielsweise einen Zählstand von -3 (entsprechend einer Temperatur von +0,3° C) oder eine noch stärker negative Größe erreicht, gibt der Dekodierer 112 an seiner Klemme T 2 einen Ausgangsimpuls 123 ab, der einem Flip-Flop 124 eingegeben wird, das hierauf durch Lieferung eines Signals 125 anspricht, welches anzeigt, daß eine sinnvolle oder zweckbestimmte Messung beginnen kann. Dieses Signal wird der Wandlerschaltung 102 eingegeben und versetzt diese in eine Körpertemperatur-Meßbetriebsart unter Erhöhung ihrer Meßgenauigkeit. Das Signal 125 wird auch an die Wiederstartklemme des Mikrorechners angelegt. Ein UND-Glied 133 bewirkt eine UND-mäßige Verknüpfung zwischen diesem Signal und einem Unterbrechungsanforderungssignal 134, das jede Sekunde erzeugt wird, so daß der Mikrorechner 131 jeweils in Abständen von einer Sekunde von seiner Unterbrechung- Startadresse aus in Gang gesetzt wird.

Ein Meß-Startsignal 130 vom Mikrorechner 131 dient als Abgreif- bzw. Abtastbefehl. Wenn dieses Signal in die Steuereinheit 127 eintritt, liefert letztere das Umwandlungsbefehlssignal 104, wobei die der durch den Thermistor 101 gemessenen Temperatur entsprechende Größe als Ausgangsdateneinheit 108 vom Zähler 107 erscheint. Diese Größe wird sodann in den Mikrorechner 131 eingelesen, durch diesen behandelt, verarbeitet und dargestellt bzw. wiedergegeben. Am Ende der Körpertemperaturmessung liefert der Mikrorechner 131 ein Messungs-Endesignal 128 zur Steuereinheit 127 zwecks erneuter Einstellung einer Vormeßbetriebsart zur Erfassung des Beginns eines Meßvorgangs In diesem Zustand geht der Mikrorechner 131 erneut zur Verminderung des Stromverbrauchs auf einen Bereitschaftszustand über.

Bezüglich des (Betriebs-)Zustands des Zählers 107 ist darauf hinzuweisen, daß ein Zählstand von weniger als -3 (d. h. -2, -1, 0, +1 ...) den Dekodierer 112 nicht zur Lieferung des Impulses 123 veranlaßt. Infolgedessen ändert das Flip-Flop 124 seinen Zustand nicht, so daß das Signal 125 nicht auftritt. Da der durch 2 dividierende Frequenzteiler 116 zu Beginn des Herabzählvorgangs das dekodierte Ausgangssignal 115 abnimmt, ändert das Ausgangssignal dieses Frequenzteilers zu diesem Zeitpunkt erneut seinen Zustand, so daß demzufolge auch das Flip- Flop 119 seinen Zustand ändert. Durch den resultierenden hohen Pegel des Signals 120 wird der Zähler 107 in die Aufwärts- bzw. Hochzählbetriebsart und bei Eingang des Signals 111 in den Rücksetzzustand versetzt. Hierdurch werden die Bedingungen für die Erfassung oder Messung einer Temperatur von 30° C oder höher wieder hergestellt.

Der Aufbau der Steuereinheit 127 ist in Fig. 8 veranschaulicht. Eine Einschalt-Rücksetzschaltung 200 liefert ein Rücksetzsignal 132, wenn das elektronische klinische Thermometer 10 von der Stromversorgung 12 her mit Strom beschickt wird. Das Signal 132 wird nicht nur zum Mikrorechner geleitet, sondern dient auch zum Rücksetzen der Logikschaltung in der Steuereinheit 127. Ein Zeitgeber/ Oszillatorkreis 202 liefert zur Wandlerschaltung 102 das Bezugstaktsignal 106, das auch als Steuertaktsignal für die Logikschaltung in der Steuereinheit 127 benutzt wird. Beispielsweise wird das Taktsignal 106 von einer eine Anzahl von Flip-Flops enthaltenden Synchronisierschaltung 204 verwendet, um die Impulse 111 zu erzeugen, die an der Vorderflanke ihres Eingangssignals mit dem Taktsignal 106 synchronisiert sind, und es wird als Zeitgeber-Zähltaktsignal von einer Zählerschaltung 206 zur Lieferung des Dekodierer-Steuersignals 129 benutzt. Der Oszillatorkreis 202 erzeugt ebenfalls ein Taktsignal 208, das als Vormessungs-Zeitsteuertaktsignal dient und auf eine Periode von 4 Sekunden gesetzt ist, um beim vorher erwähnten Vormeßvorgang mit niedrigem Genauigkeitsgrad benutzt zu werden. Die Perioden der Taktsignale 106, 208 können mittels des Mikrorechners 131 frei gesetzt bzw. gewählt werden. Ein Vormessungs-Flip-Flop 210 wird durch die Vorderflanke des Taktsignals 208 getriggert und erzeugt das Messungs-Startsignal 104 vor dem Eingang des Starterfassungs-Torsignals 125 über ein ODER-Glied 212. Das andere Eingangssignal des ODER-Glieds 212 ist ein Messungs-Startsignal 130, welches das nach der Lieferung des Signals 125 erzeugte Signal 104 auf eine logische "1" bringt. Ein ODER-Glied 214 ist vorgesehen, damit das Rücksetzsignal 111 für die Zähler 107 und 206 in Synchronismus mit dem Befehlssignal 104 oder dem Rücksetzsignal 126 vom Mikrorechner 131 geformt werden kann. Das Umwandlungsendesignal 105 aktiviert die Synchronisierschaltung 204, die darauf durch Erzeugung des Leseimpulses 122 und, über ein ODER-Glied 116, durch Rücksetzen der betreffenden Flip-Flops 210, 222 anspricht. Rücksetzsignale 121 und 126 werden von einem ODER-Glied 222 nach Maßgabe des Einschalt- Rücksetzsignals 132 oder des Messungs-Endesignals 128 vom Mikrorechner 131 erzeugt.

Die in Fig. 5 dargestellte Schaltung ist in CMOS-Technik aufgebaut. Im Augenblick der Stromzufuhr zur Schaltungsanordnung werden zum Rückstellen des Zählers und der Flip-Flops das Zähler-Setzsignal 111 sowie die Flip-Flop-Rücksetzsignale 121 und 126 erzeugt. Der Mikrorechner 131 empfängt andererseits ein Rücksetzsignal 132 zur Initialisierung, auf das hin der Mikrorechner zur Verringerung des Stromverbrauchs in den Bereitschaftszustand versetzt wird.

Im folgenden ist anhand der Fig. 9a und 9b die Steuerung des Mikrorechners 131 bei der (Einleitung der) Stromzufuhr beschrieben.

Gemäß Fig. 9a wird beim Einschalten der Stromversorgung das Messungs-Startsignal 130 auf einen niedrigen Pegel gesetzt. Sodann wird das Messungs-Endesignal 128 auf den niedrigen Pegel gesetzt, und die Register werden freigemacht, so daß ein Haltezustand in Erwartung einer Unterbrechung hergestellt wird.

Gemäß Fig. 9b ist der Mikrorechner 131 durch das in Abständen von 1 Sekunde gelieferte Unterbrechungs-Startsignal 134 in Gang gesetzt bzw. eingeschaltet worden, so daß er das Messungs-Startsignal 130 liefert. Daraufhin ist der Zeitgeber gesetzt, und der Mikrorechner wartet das Ende einer A/D-Umwandlung, d. h. der Umwandlung der Temperaturinformation in digitale Daten ab. Wenn die durch den Zeitgeber vorgegebene Zeit abgelaufen ist, werden die Ausgangsdaten 108 auf der Datensammelschiene eingelesen, die Berechnungen und die Verarbeitung auf der Grundlage dieser Daten ausgeführt, die vorausgesagte Temperatur angezeigt usw. Am Ende der Körpertemperaturmessung werden das Messungs-Endesignal 128 geliefert und die Zentraleinheit abgeschaltet. Die Zentraleinheit geht in den Abschalt- bzw. Haltezustand sowohl nach der Ausführung vorgeschriebener Berechnungen als auch in den Fällen über, in denen die Temperaturmessung nicht abgeschlossen worden ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist die Arbeitsweise der Ausführungsform nach Fig. 5 im folgenden anhand des Zeitsteuerdiagramms gemäß Fig. 6 näher erläutert.

Das Umwandlungsbefehlssignal 104, nämlich ein Impuls mit einer der Umsetz- oder Umwandlungszeit äquivalenten Dauer (z. B. 50 ms), wird vom Steuerkreis 127 der Wandlerschaltung 102 in Abständen von jeweils 4 Sekunden zugeführt. Bei Eingang des Umwandlungsbefehls erzeugt die Wandlerschaltung 102 das Datenimpuls-Ausgangssignal 103. Der Leseimpuls 122 wird am Ende jedes 50-ms-Impulses des Umwandlungsbefehlssignals 104 erzeugt. Es sei nun angenommen, daß der Zähler 107 mit dem Zählen der Impulse 103 begonnen hat, sobald diese durch die Wandlerschaltung nach Maßgabe des Befehlssignals 104 geliefert werden. Wenn der Zählstand eine Größe von 100 nicht übersteigt (und damit anzeigt, daß die Temperatur den Schwellenwert von 30° C nicht erreicht hat), tritt das dekodierte Ausgangssignal 113 nicht auf. Infolgedessen ist die Schaltungsanordnung vom Frequenzteiler 116 an inaktiv. Wenn der zweite Impuls im Befehlssignal 104 auftritt, beginnt der Zähler 107 erneut zu zählen, wobei er in diesem Fall auf eine Zahl größer als 100 hochzählt; an diesem Punkt tritt an der Ausgangsklemme T 1 des Dekodierers 112 eine logische "1" auf, während das Ausgangssignal 117 des Frequenzteilers 116 ebenfalls auf einen logischen Pegel "1" gebracht wird. Der Leseimpuls 122 wird in Abhängigkeit vom Umwandlungs-Endesignal 105 von der Wandlerschaltung 102 geliefert und veranlaßt das D-Flip-Flop 119, das Frequenzteiler- Ausgangssignal 117 zu speichern, wobei das Ausgangssignal Q des Flip-Flops, nämlich das Signal 120, auf den logischen Pegel "0" übergeht. Der Zähler 107 wird daher von der Hochzähl- auf die Herabzählbetriebsart umgeschaltet und durch die nächste Reihe von Datenimpulsen 103, die von der Wandlerschaltung 102 in Abhängigkeit vom nächsten Umwandlungsbefehlssignal 104 erzeugt werden, herabgezählt. Im Verlaufe des Herabzählvorgangs passiert die Größe des Zählstands die 100-Marke, bei welcher wiederum eine logische "1" an der Ausgangsklemme T 1 des Dekodierers 112 erscheint. Diese logische "1" wird mittels des Leseimpulses 122 im Flip-Flop 119 gespeichert und bringt das Aufwärts/Abwärts-Steuersignal 120 auf den logischen Pegel "1". Wenn das Zählerrücksetzsignal 111 (logischer Pegel "1") auftritt, liefert das UND-Glied 119 einen Impuls, weil das Signal 120 nunmehr einen hohen Pegel besitzt, wobei ein Rücksetzimpuls an die Rücksetzklemmen R des Zählers 107 und des durch 2 dividierenden Frequenzteilers 116 angelegt wird. Der Zähler 107 hat jedoch noch keine Temperaturänderung registriert. Wenn daher der Unterschied zwischen der vorhergehenden und der letzten Temperaturmessung gleich 0 ist, ändert das Rücksetzsignal den Zustand des Zählers 107 nicht, da dessen Inhalt bereits gleich 0 ist, weil die Hochzähl- und Herabzählvorgänge sich gegenseitig aufgehoben haben. Es ist jedoch zu beachten, daß der Zähler 107 auf den Zählstand "0" freigemacht wird, wenn er auf eine negative Zahl von weniger als -3 (nämlich -2 oder -1) gezählt hat. Der Frequenzteiler 116 befindet sich (dabei) in der Rücksetzbetriebsart.

Der Zähler 107 beginnt nunmehr die in Abhängigkeit vom nächsten Umwandlungsbefehlssignal 104 erzeugten Impulse 103 in Aufwärtsrichtung zu zählen. Es sei angenommen, daß dabei der Zählstand die Größe 100 übersteigt. Das logische Signal "1" an der Ausgangsklemme T 1 des Dekodierers 112 wird mittels des Leseimpulses 122 im Flip-Flop 119 gespeichert, wodurch das Aufwärts/Abwärts-Steuersignal 120 auf den logischen Pegel "0" gesetzt wird. Wenn das nächste Umwandlungsbefehlssignal 104 eingeht, wird der Zähler 107 bzw. sein Zählstand durch die Datenimpulse 103 herabgezählt, wobei beim Passieren der 100-Marke die Klemme T 1 des Dekodierers auf eine logische "1" übergeht. Diese logische "1" bringt das Ausgangssignal 117 des Frequenzteilers auf den logischen Pegel "1". In diesem Fall sei jedoch angenommen, daß durch den Thermistor eine signifikante bzw. erhebliche Temperaturänderung gemessen worden ist, so daß der den Herabzählvorgang ausführende Zähler 107 auf -3 herabzählt, bevor der nächste Leseimpuls 122 geliefert wird. Infolge der gesetzten bzw. vorgegebenen Zustände erzeugt nunmehr der Dekodierer 112 ein logisches Signal "1", nämlich das Signal 123, an seiner Ausgangsklemme T 2. Dieses Signal wird an die Takteingangsklemme TLK des D-Flip-Flops 124 angelegt und veranlaßt dieses, sein Dateneingangssignal zu speichern, wobei sein Ausgangssignal Q auf den logischen Pegel "1" übergeht. Dieses Ausgangssignal, nämlich das Starterfassungs- Torsignal 225, wird an die Wiederstartsklemme des Mikrorechners 131 angelegt und stellt ein Wiederstartsignal dar, durch welches der Mikrorechner von einer vorbestimmten Adresse aus in Gang gesetzt wird.

Die vorstehend im einzelnen beschriebene Erfindung gewährleistet die folgenden Wirkungen und Vorteile.

Zunächst ist eine bestimmte Temperatur als Schwellenwert gesetzt, und der Beginn einer tatsächlichen Körpertemperaturmessung wird auf der Grundlage der Erfassung eines bestimmten Temperaturanstiegs, nämlich eines Temperaturgradienten oder -gefälles, über den Schwellenwert innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne gesteuert. Das erfindungsgemäße elektronische klinische Thermometer stützt sich demzufolge nicht auf die Erfassung oder Messung einer Impedanzänderung zur Steuerung des Meßbeginns (im Gegensatz zu bisherigen elektronischen Thermometern dieser Art), und es ist daher bei der Durchführung einer solchen Messung durch äußere bzw. externe Störungen weniger stark beeinflußbar.

Weiterhin können Temperaturdaten zum Zeitpunkt der tatsächlichen Messung von einer Temperaturmeßeinheit in Kombination mit einer Einheit erhalten werden, welche den Beginn der Messung angebende Temperaturdaten liefert. Dieses Merkmal ermöglicht eine Verkleinerung der Bauteilzahl und trägt zur Ausbildung eines kleineren Thermometers bei, während hierdurch gleichzeitig auch die Präzision bzw. Meßgenauigkeit beider Einheiten verbessert wird. Da weiterhin der Stromverbrauch für die Vormessung bis zu dem Augenblick, in welchem der Beginn der (eigentlichen) Messung festgestellt wird, auf ein Mindestmaß verringert werden kann, ist der Zeitraum, während welchem die Stromversorgung mit der Last verbunden ist, im wesentlichen auf die Zeitspanne der eigentlichen oder tatsächlichen Körpertemperaturmessung begrenzt. Infolgedessen kann eine einzige Stromversorgung mit größtmöglichem Vorteil verwendet werden.

Es ist weiterhin nicht nötig, eine Bohrung oder Ausnehmung zur Betätigung des Stromversorgungsschalters in der Außenfläche des Thermometer-Gehäuses vorzusehen, so daß das erfindungsgemäße Thermometer gemäß Fig. 2 in kompakter, einstückiger Form ausgebildet werden kann. Diese Konstruktion erleichtert das Reinigen der Außenfläche des Thermometergehäuses sowie seine wasserdichte Ausbildung zwecks Verhinderung eines Eindringens von Flüssigkeit, wie einer antiseptischen Lösung, in das Gehäuseinnere, so daß das erfindungsgemäße elektronische Thermometer kompakt gebaut sein kann und eine ausgezeichnete Haltbarkeit und Sterilisierbarkeit gewährleistet.

Claims (7)

1. Elektronisches klinisches Thermometer, mit

• - einer Temperaturfühlereinheit (40) zur Erzeugung eines der Temperatur entsprechenden Ausgangssignals,
• - einer Entscheidungseinheit (44), die auf der Grundlage des Ausgangssignals der Temperaturfühlereinheit (40) eine über einer vorbestimmten Schwellenwerttemperatur liegende Temperatur als eine erste Bedingung und einen ansteigenden Temperaturgradienten als eine zweite Bedingung diskriminiert, und
• - einer Meßeinheit (46), die in eine Messungs-Startbetriebsart zur Einleitung einer Temperaturmessung auf der Grundlage eines Eingangssignals von der Temperaturfühlereinheit (40) versetzbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Entscheidungseinheit (44) den Temperaturgradienten über eine vorbestimmte Zeitspanne hinweg diskriminiert und
• - daß die Meßeinheit (46) bei Vorliegen beider Bedingungen in die Messungs-Startbetriebsart versetzbar ist.

2. Elektronisches klinisches Thermometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturfühlereinheit (40) das Ausgangssignal in Form einer digitalen Größe erzeugt, die einer von mindestens zwei Auflösungen, von denen die eine niedrig und die andere hoch ist, angepaßt ist, daß die Entscheidungseinheit (44) auf der Grundlage der niedrigen Auflösung die Temperatur sowie den Temperaturgradienten diskriminiert, daß eine Auflösungseinstelleinheit die Auflösung der Temperaturfühlereinheit (40) von der niedrigen auf die hohe Auflösung in Abhängigkeit von einem Diskriminiersignal von der Entscheidungseinheit (44) umschaltet und daß die eine Meßeinheit (46), die durch ein Diskriminiersignal von der Entscheidungseinheit (44) in eine Messungs-Startbetriebsart versetzbar ist, eine Temperaturmessung auf der Grundlage der der hohen Auflösung angepaßten digitalen Größe von der Temperaturfühlereinheit (40) einleitet.

3. Elektronisches klinisches Thermometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entscheidungseinheit (44) zunächst eine über der Schwellenwerttemperatur liegende Temperatur diskriminiert und dann einen von der diskriminierten Temperatur ansteigenden Temperaturgradienten diskriminiert.

4. Elektronisches klinisches Thermometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturfühlereinheit (44) eine Temperatur/Frequenz-Wandlereinheit und einen Zähler zum Zählen der Frequenz und zur Lieferung eines diese Frequenz angebenden Signals aufweist, und daß die Auflösungseinstelleinheit die Dauer einer vom Zähler durchgeführten Abtastoperation von einer kurzen auf eine lange Dauer umschaltet.

5. Elektronisches klinisches Thermometer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entscheidungseinheit (44) einen Aufwärts/Abwärtszähler zur Lieferung eines Ausgangssignals, das einer von der Temperaturfühlereinheit (40) gemessenen Temperatur entspricht, und einen Dekodierer umfaßt, der in Abhängigkeit von einem vom Aufwärts/Abwärtszähler gelieferten, einen Zählstand entsprechend einer Temperatur über der Schwellenwerttemperatur angebenden Eingangssignal, ein erstes Ausgangssignal, das die Zählrichtung des Aufwärts/ Abwärtszählers so umschaltet, daß letzterer um eine der Temperatur entsprechende Größe herabzählt, und in Abhängigkeit von einem vom Aufwärts/Abwärtszähler gelieferten Eingangssignal, das einen Zählstand entsprechend einem ansteigenden Temperaturgradienten einer einen vorbestimmten ansteigenden Temperaturgradienten übersteigenden Größe ein zweites Ausgangssignal, das eine Messungs-Startbetriebsart einführt und die Auflösungsstelleinheit ansteuert, erzeugt.

6. Elektronisches klinisches Thermometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entscheidungseinheit (44) eine Rücksetzeinheit zum Rücksetzen der Größe des Zählstandes im Aufwärts/Abwärtszähler, wenn das erste Ausgangssignal nicht erzeugt wird und wenn das zweite Ausgangssignal nach Lieferung des ersten Ausgangssignals nicht erzeugt wird, aufweist.