DE3322834C2

DE3322834C2 -

Info

Publication number: DE3322834C2
Application number: DE3322834A
Authority: DE
Inventors: Hideo Fujinomiya Shizuoka Jp Ishizaka
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1982-06-24
Filing date: 1983-06-24
Publication date: 1990-05-03
Also published as: FR2529330A1; DE3322834A1; GB2122756A; US4592000A; GB2122756B; GB8317215D0; FR2529330B1

Description

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

Bei einer bisherigen Konstruktion wird die Temperatur, die bei Stabilisierung des elektronischen klinischen Thermometers anliegt, anhand der gemessenen Temperatur vorausberechnet und bereits vor der Temperaturstabilisierung anzeigt. Typischerweise erfolgt die Temperaturvorausberechnung durch über eine Zeitspanne hinweg erfolgte Überwachung der Meßtemperatur sowie ihrer zeitabhängigen Änderung und durch Heranziehung dieser beiden Veränderlichen zusammen mit einer Funktion zur Temperaturvorausberechnung, wobei die Veränderliche die bis zum Augenblick der Ablesung verstrichene Zeit darstellt. Die vorausberechnete, stabilisierte Endtemperatur wird mittels der Ist-Größen dieser drei Veränderlichen eindeutig bestimmt.

Bei einem solchen, die stabilisierte Endtemperatur vorausberechnenden Thermometer wird die Temperaturmessung vor der thermischen Stabilisierung beendet, wodurch die für die Messung nötige Zeit verkürzt wird. Nachteilig an einem solchen Thermometer ist jedoch, daß sich die Genauigkeit, mit welcher die Temperatur vorausberechnet wird, merklich verringert, sofern nicht eine zweckmäßige Temperaturvorausberechnungsfunktion gewählt wird. Weiterhin soll die bei der Stabilisierung erreichte Endtemperatur mit größerer Genauigkeit berechnet werden, indem die Messung nach der Vorausberechnung und Anzeige einer Endtemperatur fortgesetzt wird, anstatt die Messung und die Vorausberechnungen zu diesem Zeitpunkt zu beenden.

Bei einem aus der US-PS 38 77 307 bekannten Thermometer wird die Körpertemperatur zu verschiedenen Zeitpunkten gemessen, und aus diesen Meßwerten wird unter Zuhilfenahme einer fest eingespeicherten, unveränderlichen Berechnungsfunktion eine Körperendtemperatur berechnet. Dies kann zu irreführenden Ergebnissen führen, wenn die eingespeicherte Berechnungsfunktion, die bei der Herstellung des Gerätes ein für allemal festgelegt wurde, für den vorliegenden Einsatzfall nicht optimal paßt. Für den Benutzer eines derartigen elektronischen Thermometers besteht auch keine Möglichkeit, die Zuverlässigkeit des Meßergebnisses zu kontrollieren, es sei denn, die Meßzeit wird solange ausgedehnt, daß die stabilisierte Endtemperatur unmittelbar als Meßwert gewonnen werden kann. Dann aber lohnt sich der Einsatz einer kostspieligen Recheneinheit mit Vorausberechnungsfunktion nicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektronisches Thermometer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs, zu schaffen, bei dem die Körpertemperatur in energiesparender Weise mit größerer Genauigkeit vorausbestimmt werden kann, ohne daß die Meßzeit sehr lange ausgedehnt werden muß.

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

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

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Grundaufbaus eines elektronischen klinischen Thermometers gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der zeitabhängigen Änderung eines Korrektur- Temperaturdifferentials U zur Vorausberechnung einer Endtemperatur in Verbindung mit einem veränderlichen Parameter C = 6-26 bei der oralen Körpertemperaturmessung,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung der Arbeitsweise des Thermometers nach Fig. 1,

Fig. 4 eine graphische Darstellung einer Auswertungsfunktion f für den Fall, daß ein um 10 s vor dem augenblicklichen Zeitpunkt liegender Zeitpunkt als früherer Zeitpunkt t _x vorausgesetzt ist,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, mit welcher die Endtemperatur unabhängig von der Messung im Munde oder in der Achselhöhle vorausberechnet werden kann,

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung der Arbeitsweise des Thermometers nach Fig. 5,

Fig. 7 ein das Thermometer nach Fig. 5 näher darstellendes Blockschaltbild,

Fig. 8 ein Schaltbild eines beim Thermometer nach Fig. 7 vorgesehenen Wandlerkreises zur Umsetzung eines Widerstandswerts in eine Anzahl von Impulsen,

Fig. 9 ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Thermometers nach Fig. 7,

Fig. 10 ein detailliertes Blockschaltbild einer Steuereinheit gemäß Fig. 7 und

Fig. 11A und 11B Ablaufdiagramme der CPU-Operation und Steuerung bei Stromzufuhr zu einem Mikrorechner gemäß Fig. 7.

Die in Fig. 1 in seinem Grundaufbau dargestellte elektronische klinische Thermometer umfaßt eine Temperatur-Meßeinheit 1, eine Recheneinheit 2 zur Vorausberechnung einer nach der thermischen Stabilisierung des Thermometers erreichten Endtemperatur, eine Auswerteeinheit 3 und eine Anzeigeeinheit 4. Wie noch deutlicher werden wird, können die Recheneinheit 2 und die Auswerteeinheit 3 durch einen Mehrzweck-Mikrorechner realisiert werden, wobei die Temperatur- Meßeinheit 1 und die Anzeigeeinheit 4 als Eingabe- oder Eingangs- bzw. Ausgabe- oder Ausgangseinheiten wirken.

Die Temperatur-Meßeinheit 1 besteht aus einer Schaltung mit einem auf Temperatur ansprechenden bzw. temperaturempfindlichen Element 10 (Fig. 5), etwa einem Thermistor, für die Echtzeit-Temperaturmessung an einem Teil des menschlichen Körpers. Die Recheneinheit 2 bewirkt die Vorausberechnung der augenblicklichen gemessenen Temperatur anhand früherer Daten und der stabilisierten Endtemperatur anhand der augenblicklichen Temperatur. Die Auswerteeinheit 3 wertet die für den augenblicklichen Zeitpunkt vorausberechnete Temperatur unter Benutzung der Augenblickstemperaturinformation aus und ändert nach Maßgabe des Auswertungsergebnisses die Größe eines Rechenparameters für die Vorausberechnung der Temperatur, und sie veranlaßt eine Anzeige der vorausberechneten Endtemperatur. Die Anzeigeeinheit 4 liefert dann eine sichtbare Wiedergabe der vorausberechneten Temperatur.

Die Temperatur-Meßeinheit 1 mißt die Körpertemperatur auf Echtzeitbasis und liefert zu Abtastzeitpunkten die Meßergebnisse zur Recheneinheit 2 und zur Auswerteeinheit 3 als Echtzeit-Temperatursignale 5 bzw. 9. Bei Eingang des Echtzeit-Temperatursignals 5 überwacht die Recheneinheit 2 die seit Meßbeginn verstrichene Zeit in Übereinstimmung mit Messung-Startbedingungen, und sie speichert auf die vorher verstrichene Zeit bezogene Temperaturinformationen. Auf der Grundlage der Information für die bisher oder vorher verstrichene Zeit und der Information für die frühere Temperatur ermittelt die Recheneinheit 2 ein Temperaturinkrement zur Vorausberechnung der Echtzeit-Temperatur zum augenblicklichen Zeitpunkt und liefert ein diese vorausberechnete Echtzeit- Temperatur angebendes Signal 6 zur Auswerteeinheit 3. Zu diesem Zweck stützt sich die Recheneinheit 2 auf eine Vorausberechnungsfunktion, welche, im Meßzeitverlauf, die größte Wahrscheinlichkeit dafür bietet, daß sie die richtige Temperaturänderung darstellt, die statistisch mittels einer tatsächlichen, im voraus durchgeführten Messung ermittelt worden ist.

Die Auswerteeinheit 3 wertet dieses Signal 6 auf der Grundlage des Echtzeit-Temperatursignals 9 aus. Die Auswerteeinheit 3 liefert ein Signal 7 zur Recheneinheit 2. Wenn die Echtzeittemperatur und die vorausberechnete Echtzeittemperatur praktisch übereinstimmen, d. h. wenn ihre Differenz zwischen vorbestimmten, zulässigen Grenzwerten liegt, zeigt das Signal 7 eine solche Übereinstimmung an, und die Recheneinheit 2 spricht darauf durch Lieferung eines Signals 8 an, das eine vorausberechnete Endtemperatur angibt, die bei Temperaturstabilisierung erreicht wird. Wenn eine weitgehende Übereinstimmung zwischen den beiden genannten Temperaturen nicht vorhanden ist, wird dies ebenfalls durch das Signal 7 angezeigt, woraufhin die Recheneinheit 2 eine Änderung der Größe eines in der Vorausberechnungsoperation benutzten Parameters anfordert.

Bei Eingang des eine Änderung der Größe des Parameters verlangenden Signals 7 ändert die Recheneinheit 2 diese Größe und führt erneut eine Vorausberechnung der Echtzeittemperatur zum vorliegenden Zeitpunkt auf der Grundlage der Information für die vorher verstrichene Zeit und der Information für die frühere Temperatur durch. Das die vorausberechnete Echtzeittemperatur angebende Signal 6 wird der Auswerteeinheit 3 eingespeist. Diese Schritte werden wiederholt, bis die Echtzeittemperatur und die vorausberechnete Echtzeittemperatur miteinander übereinstimmen. Bei Eingang des Signals 8, welches die Größe der vorausberechneten Endtemperatur angibt, wird letztere durch die Anzeigeeinheit 4 wiedergegeben.

Beim elektronischen klinischen Thermometer gemäß der Erfindung wird somit die Temperatur zum augenblicklichen Zeitpunkt unter Verwendung einer eine Temperaturänderung festlegende Vorausberechnungsfunktion anhand der tatsächlich zu einem früheren Zeitpunkt gemessenen Temperatur vorausberechnet, und die vorausberechnete Temperatur wird mit der zum vorliegenden Zeitpunkt tatsächlich gemessenen Temperatur verglichen. Wenn die Differenz zwischen diesen beiden Temperaturen innerhalb vorbestimmter, zulässiger Grenzwerte liegt, wird eine stabilisierte Endtemperatur vorausberechnet und angezeigt. Wenn die Differenz außerhalb der zulässigen Grenzwerte liegt, wird nach Änderung der Temperatur- Vorausberechnungsfunktion die Temperaturvorausberechnung wiederholt. Es ist auch eine Anordnung möglich, bei welcher die Temperaturmessung und die Vorausberechnung auch dann wiederholt werden, wenn die genannte Differenz innerhalb der zulässigen Grenzwerte liegt, wobei die Endtemperatur nur dann abgeschätzt bzw. vorherbestimmt und angezeigt wird, wenn die Differenz zu mehreren, sich wiederholenden Zeitpunkten innerhalb der genannten Grenzen liegt. Sobald die vorausberechnete Endtemperatur angezeigt worden ist, können die Rechenvorgänge beendet und die angezeigte Größe aufrechterhalten werden. Wahlweise können jedoch die Temperaturmessung und die Vorausberechnungen auch nach der Anzeige der vorausberechneten Endgröße ständig wiederholt werden, wobei die angezeigte, vorausberechnete Größe zur Lieferung eines genaueren Werts aktualisiert werden kann.

Bei der Körpertemperaturmessung variiert die Form oder Art der Temperaturänderung vom Meßbeginn bis zum Erreichen einer Temperaturstabilisierung in einem weiten Bereich in Abhängigkeit von den thermischen Eigenschaften des klinischen Thermometers, dem Zustand des Temperaturmeßbereichs und dem Meßbereich selbst. Wenn jedoch die thermischen Eigenschaften des klinischen Thermometers eingeschränkt sind, lassen sich die verschiedenen Temperaturänderungsschemata in mehrere Kategorien einteilen. Mit anderen Worten: eine Begrenzung der thermischen Eigenschaften ermöglicht die Festlegung einer Anzahl von Temperaturänderungsschemata. Zwei Hauptkategorien der Temperaturänderung beruhen auf beispielsweise einer oralen Temperaturmessung und einer Temperaturmessung in der Achselhöhle. Obgleich auch weitere Kategorien denkbar sind, bezieht sich die folgende Beschreibung auf die orale Temperaturmessung.

Bei der oralen Temperaturmessung gewonnene Erfahrungswerte haben gezeigt, daß bei einem Thermometer mit einer vorgegebenen thermischen Charakteristik drei bis fünf Minuten vergehen, bevor sich die Temperatur stabilisiert. Im folgenden sei mit U* die Differenz zwischen der stabilisierten Endtemperatur Te und einer Temperatur T während des Meßvorgangs vorausgesetzt. Untersuchungen haben nun gezeigt, daß sie U* in einer vergleichsweise frühen Meßphase mit guter Genauigkeit durch folgende Gleichung ausdrücken läßt:

U* = Te-T = α t + β + C(t + γ)δ (1)

darin bedeuten:

U* = Differenz zwischen der stabilen bzw. stabilisierten Temperatur und der Temperatur während des Meßvorgangs
t = Zeit vom Meßbeginn
C = ein variabler Parameter
α,β,γ,δ = Konstanten entsprechend Messungen, die unter konstanten Bedingungen vorgenommen werden.

Insbesondere für die orale Körpertemperaturmessung hat es sich aufgrund von Versuchen gezeigt, daß die folgende Gleichung mit guter Regelmäßigkeit gültig ist:

U* = -0,001 + 0,005 + C(t + 1)^-1,0 (6C 26) (2)

In obiger Gleichung sind t in s und U* in °C ausgedrückt. Infolgedessen läßt sich ein arithmetischer Ausdruck so aufstellen, daß eine vorausberechnete Temperatur Tp, nämlich ein durch Vorausberechnung der stabilisierten Endtemperatur Te ermittelter Temperaturwert, der Summe aus der Echtzeittemperatur T zu dem Zeitpunkt, zu dem die stabilisierte Temperatur Te vorausberechnet wird, und einem Korrektur- Temperaturdifferential U entsprechend Gleichung (2) entspricht. Auf diese Weise erhält man eine erste, nachstehend angegebene Vorausberechnungsfunktion, die ein für die Temperaturvorausberechnung benutztes Korrektur-Temperaturdifferential bestimmt:

U = Tp-T = 0,001 + 0,05 + C(t + 1)^-1,0 (6C 26) (3)

Der Grund für den Austausch von U* durch U in obiger Gleichung (3) liegt darin, daß die Endtemperatur Te nach der Stabilisierung der vorausberechneten Temperatur Tp entspricht, soweit dies die Ausführung des Vorausberechnungsprozesses betrifft. Wenn die Größe des Parameters C von C = 6 auf C = 26 geändert wird, ergeben sich die Kurven gemäß Fig. 2. Es ist darauf hinzuweisen, daß Gleichung (3) mit guter Genauigkeit auch für die rektal gemessene Temperatur zutrifft.

Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm für einen Algorithmus zur Erläuterung der durch die Anordnung nach Fig. 1 durchgeführten Vorausberechnung.

In einem Start-Schritt 101 wird die Anordnung mit Strom beschickt, um die Temperatur-Meßeinheit 1 (Fig. 1) zu aktivieren, worauf ein Übergang zu einem Temperaturmeßschritt 102 erfolgt. Sodann überwacht die Recheneinheit 2 das Echtzeittemperatursignal 5 von der Temperatur-Meßeinheit 1. Wenn die Messung-Startbedingungen, etwa eine zweckmäßige Größe der Temperaturänderung, erfüllt sind, mißt die Recheneinheit 2 in einem Schritt 103 die verstrichene Zeit und setzt gleichzeitig in einem Schritt 104 einen Parameter auf eine Anfangsgröße zur Verwendung in einem Temperatur-Vorausberechnungsprozeß. Im Schritt 104 wird dabei der Parameter C gemäß Gleichung (3) auf eine Größe von 6 (C = 6) gesetzt. Die für die folgenden Schritte nötigen Temperatur- und Ablaufzeitinformationen werden in der Recheneinheit 2 gespeichert, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die augenblickliche bzw. vorliegende Temperatur auf der Grundlage der früheren Information vorausberechnet werden kann. Der Vorgang der Vorausberechnung der vorliegenden Temperatur umfaßt einen Schritt 105 zur Berechnung eines Temperaturinkrements Δ U sowie einen Addierschritt 106. Das Temperaturinkrement Δ U wird durch die Differenz zwischen einer gemessenen Temperatur Tx zu einem verstrichenen oder früheren Zeitpunkt t _x unmittelbar vor dem vorliegenden Zeitpunkt t und der für den vorliegenden Zeitpunkt t vorausberechneten Temperatur T′ bestimmt. Infolgedessen ergeben sich die folgenden Gleichungen, die als zweckmäßige zweite oder sekundäre Vorausberechnungsfunktion für die Temperatur- Vorausberechnung dienen:

Δ U = U _x - U = 0,001 (t _x - t) = C{(t _x + 1)^-1,0 - (t + 1)^-1,0} (6C26) (4)

T′ = T _x + Δ U (5)

Als Ergebnis der einzelnen Schritte bis zum Addierschritt 106 berechnet somit die Recheneinheit 2 auf der Grundlage von Gleichungen (4) und (5) die zum vorliegenden Zeitpunkt vorausberechnete Temperatur T′ auf der Grundlage der bis zum vorliegenden Zeitpunkt verstrichenen Zeit t, der unmittelbar vor dem augenblicklichen Zeitpunkt verstrichenen Zeit t _x und der zum Zeitpunkt t _x gemessenen Temperatur T _x. Wie erwähnt, wird der Parameter C im Anfangseinstellschritt 104 zu Beginn des Rechenvorgangs auf 6 (C = 6) gesetzt.

Die für den vorliegenden oder augenblicklichen Zeitpunkt vorausberechnete Temperatur T′ wird als vorausberechnetes Echtzeit-Temperatursignal 6 der Auswerteeinheit 3 eingegeben, deren anderes Eingangssignal das Echtzeit-Temperatursignal 9 von der Temperatur-Meßeinheit 1 ist, welches die zum vorliegenden Zeitpunkt tatsächlich gemessene Temperatur T angibt. In einem Auswertungsschritt 107 überwacht bzw. prüft die Auswerteeinheit 3 die Differenz zwischen der für den vorliegenden Zeitpunkt vorausberechneten Temperatur T′ und der zum vorliegenden Zeitpunkt gemessenen Temperatur T, wobei sie das Signal 7 liefert, welches je nach den angegebenen Bedingungen einen der folgenden Vorgänge einleitet:

1) Einen Schritt 108 zur Erhöhung der Größe des Parameters C, wenn T-T′ f gilt;
2) Einen Schritt 110 zur Berechnung des Korrektur-Temperaturdifferentials, wenn |T-T′ | < f gilt und damit angezeigt wird, daß der Vorausberechnungsfehler innerhalb zulässiger Grenzwerte liegt;
3) Einen Schritt 109 zur Anzeige von "FEHLER", wenn T-T′ -f gilt. Es ist anzumerken, daß f eine zweckmäßig gewählte Auswertungsfunktion ist. Die Anwendung der folgenden Funktion als bzw. für f ist besonders zweckmäßig: f = (t _x + 1)^-1,0 - (t + 1)^-1,0 (6)

Diese Funktion dient zur Berücksichtigung von Fällen, in denen eine Änderung der vorausberechneten Größe groß wird, wenn der Parameter bei einem kleinen Wert von t geändert wird, und in denen eine Änderung der vorausberechneten Größe mit größer werdendem Wert von t zunehmend kleiner wird. Fig. 4 veranschaulicht die Änderung von f in einem Fall, in welchem t _x 10 s vor dem augenblicklichen oder vorliegenden Zeitpunkt t liegt. Im Prinzip entspricht Gleichung (6) der folgenden Beziehung:

f = (U _{x,c=c + 1} - U _{c=c + 1}) - (U _{x, c=c} - U _c=c) (7)

Wenn der Schritt 108 zur Erhöhung des Parameters C durch das Signal 7 nach Maßgabe des Auswertungsschritts 107 angezeigt wird, erhöht die Recheneinheit 2 augenblicklich den Parameter C auf C + 1, und sie führt nach dem Durchlaufen eines Obergrenzen-Entscheidungsschritts 111 in einer Schleife 201 erneut den Temperaturinkrement-Berechnungsschritt 105 und den Additionsschritt 106 aus, um das vorausberechnete Echtzeit-Temperatursignal 6 zur Auswerteeinheit 3 zu liefern. Die vorstehenden Vorgänge werden wiederholt, bis die Verarbeitung in eine Schleife 202 mit dem Schritt 110 zur Berechnung des Korrektur-Temperaturdifferentials eintritt. Nach der Anweisung zur Ausführung des Schritts 110 durch das Signal 7 berechnet die Recheneinheit 2 das Korrektur-Temperaturdifferential U und führt einen Additionsschritt 112 zur Bestimmung von Tp aus, wobei das die vorausberechnete Endtemperatur angebende Signal 8 zur Anzeigeeinheit 4 geliefert wird. Der Umstand, daß die Verarbeitung in die Schleife 202 eingetreten ist, zeigt an, daß die Größe des Parameters C gemäß dem arithmetischen Ausdruck (3) angemessen ist.

Wenn das Ergebnis der Entscheidung im Schritt 107 T-T′ -f ist, bewirkt das an der Recheneinheit 2 liegende Signal 107 bzw. 7, daß das Wort "FEHLER" auf der Anzeigeeinheit 4 erscheint. Wenn die im Schritt 111 bezüglich des Parameters C vorgenommene Entscheidung C < 26 ergibt, läßt die Recheneinheit 2 ebenfalls das Wort "FEHLER" auf der Anzeigeeinheit 4 erscheinen. Die Fehleranzeige gibt eine beträchtliche oder erhebliche Abweichung von den üblichen Meßbedingungen an.

Es wird somit die Augenblickstemperatur mittels des arithmetischen Vorausberechnungsausdrucks auf der Grundlage der bisher verstrichenen Zeit und der entsprechenden Temperaturinformation vorausberechnet, und die vorausberechnete Größe wird mit der tatsächlich gemessenen Größe bzw. dem Ist-Meßwert verglichen. Der genannte Ausdruck wird sodann auf der Grundlage dieses Vergleichs korrigiert, und die vorstehend beschriebenen Schritte werden zum Auffinden des optimalen Ausdrucks wiederholt. Auf diese Weise kann die stabilisierte oder stabile Endtemperatur genau vorausberechnet werden.

Das vorstehend beschriebene Verfahren beruht auf dem Grundgedanken, die zum vorliegenden Zeitpunkt anliegende Temperatur auf der Grundlage der vorher verstrichenen Zeit und der entsprechenden Temperaturinformation vorauszuberechnen und die vorausberechnete Größe mit dem Ist-Meßwert der Augenblickstemperatur zu vergleichen. Dies entspricht offensichtlich einer Vorausberechnung einer zukünftigen Temperatur anhand der bisher verstrichenen Zeit sowie der entsprechenden Augenblickstemperaturinformation und einem Vergleich der vorausberechneten zukünftigen Temperatur mit der tatsächlich zu diesem Zeitpunkt gemessenen Temperatur. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Grundausdruck bzw. die Grundgleichung zur Festlegung der Differenz U* zwischen der stabilisierten Endtemperatur und einer Temperatur während des Meßvorgangs nicht auf Gleichung (1) beschränkt ist.

Die Erfindung ermöglicht die Vorausberechnung der genauen Endtemperatur und deren Anzeige vor der Stabilisierung der gemessenen Körpertemperatur. Zu diesem Zweck wird die Temperatur zum augenblicklichen bzw. vorliegenden Zeitpunkt auf der Grundlage der bisher verstrichenen Zeit und der entsprechenden Temperaturinformation vorausberechnet, wobei die vorausberechnete Größe mit der tatsächlich zum vorliegenden Zeitpunkt gemessenen Größe verglichen wird; der arithmetische Vorausberechnungsausdruck wird auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses korrigiert, und diese Schritte werden zur Bestimmung des optimalen Vorausberechnungsausdrucks wiederholt. Es sind somit alle Algorithmen zur Realisierung dieser Schritte möglich, solange sie nicht von diesen Grundsätzen abweichen. Beispielsweise können in Fig. 3 die Schritte vom Schritt 110 zur Berechnung des Korrektur- Temperaturdifferentials U bis zum Schritt 113 für die Anzeige von Tp unmittelbar dem Schritt 108 zur Änderung des Parameters C oder dem Auswertungsschritt 107 vorgeschaltet sein. Auf diese Weise wird in jedem Fall eine Anzeige geliefert, wenn der Parameter C unzutreffend ist, wobei jedoch die wiedergegebene Anzeige die Beobachtung des Temperaturanstiegs ermöglicht. Der Grund dafür besteht darin, daß der Parameter C anfänglich im Schritt 104 auf die Mindestgröße von 6, d. h. C = 6, gesetzt wird. Eine solche Anordnung gibt dem Beobachter einen natürlicheren Eindruck des Temperaturübergangs, weil der Temperaturanstieg im Zeitverlauf abgelesen werden kann.

Die Fig. 5 und 6 sind ein Blockschaltbild bzw. ein Ablaufdiagramm im Fall eines elektronischen klinischen Thermometers, mit welchem die Endtemperatur unabhängig von einer Temperaturmessung im Munde oder in der Achselhöhle vorausberechnet werden kann. Aus diesen Darstellungen ergibt sich auch der genaue Aufbau der Anordnung gemäß Fig. 1.

Der Ausdruck bzw. die Gleichung für das Korrektur-Temperaturdifferential im Fall einer oralen Temperaturmessung ist bereits angegeben worden. Für die orale und die in der Achselhöhle erfolgende Körpertemperaturmessung ergibt sich in Abhängigkeit von der im Schritt 129 getroffenen Entscheidung, bei welcher ein Grenzwert von 100 s festgelegt ist, die erste Vorausberechnungsfunktion nach einer der folgenden Gleichungen:

U₁ = (-0,0025A - 0,0035)t + 0,5A + 0,55 + C(t + 1)^A (8)

(mit 10<t100),

U₂ = (-0,0025A - 0,0035)t + 0,5A + 0,55 + C(t + 1)^A + 0,02 (t - 100)/(C + 10) (9)

(mit t < 100).

In obigen Gleichungen stellt A einen veränderlichen Parameter dar. Der Bereich, in welchem der Parameter C in bezug auf A variiert werden kann, ist in der nachstehenden Tabelle I angegeben. Im Fall von A = -1,0 reduziert sich Gleichung (8) zu Gleichung (3). Im Fall von A = -0,6 liefern Gleichungen (8) und (9) das Korrektur-Temperaturdifferential für die Temperaturmessung in der Achselhöhle.

Tabelle I

Beim derzeitigen Stand der Technik eignet sich die in Fig. 5 dargestellte, einen Mikrorechner verwendende Hardware- Anordnung sehr gut für die Realisierung eines elektronischen klinischen Thermometers, welches den vorstehend beschriebenen Algorithmus auszuführen vermag. Bei der Anordnung nach Fig. 5 wird ein Block 70 durch eine Zentraleinheit (CPU), einen Festwertspeicher (ROM) und einen Randomspeicher (RAM) eines Mehrzweck-Mikrorechners gebildet. Es ist darauf hinzuweisen, daß die einzelnen, den Block 70 bildenden Bauteile in Form von entsprechend bezeichneten Blöcken die jeweiligen Funktionen angeben, die mittels eines im Festwertspeicher des Mikrorechners enthaltenen Programms durchgeführt werden. Aus der nachfolgenden Beschreibung dürften Aufbau und Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Thermometers in einem für ihre Realisierung ausreichenden Ausmaß verständlichen werden.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist ein temperaturempfindliches Element 10, z. B. ein Thermistor, mit einem Temperatur- Meßkreis 11 verbunden. Letzterer liefert ein Ausgangssignal 5 zu einem Temperaturspeicher 17 und ein Ausgangssignal 37 zu einem Temperaturschwellenwert-Meßkreis 12, einem Temperaturänderungs-Meßkreis 13 und einer Verriegelungsschaltung 26. Der Meßkreis 12 bestimmt, ob ein Echtzeit-Temperatursignal 37 einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Der Meßkreis 13 mißt andererseits die Änderungsgröße des Echtzeit-Temperatursignals 37. Die Verriegelungsschaltung 26 dient zur Zwischenspeicherung der Echtzeittemperatur. Ein Meß-Steuerkreis 14 liefert ein Unterbrechungs-Eingangssignal 29 zur Einheit 70 (zur Durchführung der Funktionen sowohl der Recheneinheit 2 als auch der Auswerteeinheit 3 gemäß Fig. 1), die aus der Zentraleinheit, dem Festwertspeicher und dem Randomspeicher eines Mikrorechners besteht.

Der mit einem Taktsignal von einem internen Taktkreis 35 beschickte Temperaturspeicher 17 speichert das Temperaturausgangssignal 5 des Meßkreises 11, wobei die Temperaturdaten sequentiell von den ältesten bis zu den neuesten Daten abgespeichert werden. Der Ausgang 46 des Speichers 17 ist mit einem dem laufenden Mittelwert berechnenden Element 18, nämlich einem arithmetischen Element zur Berechnung eines arithmetischen Mittels verbunden. Das Element 18 liefert ein Ausgangssignal 50 zu einem Addierer 22, dessen Ausgang wiederum mit einer Subtrahierstufe 23 verbunden ist. Ein Zeitmeßkreis 15 spricht auf das Taktsignal 43 vom internen Taktkreis 35 durch Messung der vom Beginn der Temperaturmessung verstrichenen Zeit an, um ein der Hauptrecheneinheit 20 eingegebenes Ablaufzeitsignal 45 und ein 10 s-Ablaufzeitsignal 42, das dem Anfangsgrößeneinstell- bzw. Initialisierelement 16 eingegeben wird, zu liefern. Letzteres spricht auf das genannte Signal 42 durch Lieferung eines Anfangseinstell- bzw. Initialisiersignals 44 zu einem Hauptzählerregister 19 an.

Das Hauptzählerregister 19 ist mit der Hauptrecheneinheit 20 verbunden und bildet einen Zähler zum Setzen bzw. Einstellen und Zählen der Zahl N der Durchläufe einer optimalen Schleife sowie der Parameter C und A, wie dies noch näher beschrieben werden wird. Die Hauptrecheneinheit 20 überwacht das Ablaufzeitsignal 45 und wählt die Berechnungs- und Verarbeitungsoperationen in Anpassung an die Größe des Signals 45 zwecks Berechnung des Korrektur-Temperaturdifferentials U und der Auswertungsfunktion f. Außerdem überwacht sie die Zahl N der Durchläufe und das Korrektur-Temperaturdifferential, um entsprechend deren Größen die nachfolgenden Schritte zur Lieferung des Korrektur-Temperaturdifferential anzufordern.

Der Ausgang 48 der Hauptrecheneinheit 20 ist mit einer Recheneinheit 21 zur Berechnung des Temperaturinkrements Δ U und mit einer Auswertungseinheit 24 verbunden, die unter Verwendung der Auswertungsfunktion f von der Hauptrecheneinheit 20 die Differenz zwischen der Echtzeittemperatur und den Ergebnissen der Vorausberechnung der Augenblickstemperatur auf der Grundlage von Daten auswertet, die 10 s früher vorlagen. Die Auswertungseinheit 24 liefert ein Signal 7 zum Hauptzählerregister 19. Die Hauptrecheneinheit 20 liefert außerdem ein Signal 54 zum Addierer 25 zur Berechnung einer vorausberechneten Endtemperatur Tp, wobei ein diese Temperatur angebendes Signal 56 einer Anzeigevorrichtung 27 eingespeist wird. Letztere liefert eine Sichtanzeige der vorausberechneten Endtemperatur Tp oder der in der Verriegelungsschaltung 26 gehaltenen bzw. zwischengespeicherten Echtzeittemperatur. Ein Signal 55 von der Hauptrecheneinheit 20 wird einem Summer 28 aufgeprägt, der ein hörbares Tonsignal abgibt, wenn die Temperaturmessung abgeschlossen ist.

Im folgenden ist ein Verfahren zur Körpertemperaturmessung beschrieben. In einem Schritt 101 gemäß Fig. 6 empfängt der Temperatur-Meßkreis 11 ein Ausgangssignal 36 vom temperaturempfindlichen Element 10 zwecks Durchführung eines Temperaturmeßschritts 102. Der Schwellenwert-Meßkreis 12 beschickt den Temperaturänderungs- Meßkreis 13 mit einem Durchschalt- oder EIN-Signal 38, wenn im Schwellenwert-Meßschritt 116 festgestellt wird, daß das vom Temperatur-Meßkreis gelieferte Echtzeit- Temperatursignal 37 einen vorgegebenen Schwellenwert von z. B. 30°C übersteigt. Der Temperaturänderungs-Meßkreis 13 führt den Temperaturänderungsmeßschritt 117 auf der Grundlage des Echtzeit-Temperatursignals 37 vom Temperatur-Meßkreis 11 durch und entscheidet, ob die Temperaturanstiegsgröße mindestens 0,1°C pro Sekunde beträgt. Ist dies der Fall, so liefert der Meßkreis 13 ein EIN-Signal 39 zum Meß-Steuerkreis 14. Letzterer legt daraufhin das Unterbrechungssignal 29 zur Einleitung einer Unterbrechung an den Mikroprozessor 70 an. Der unterbrochene Mikroprozessor 70 veranlaßt das Zeitmeßelement 15, die Abnahme des Taktsignals 43 vom internen Taktkreis 35 zu beginnen, so daß der Ablauf-Meßschritt 103 durchgeführt wird.

Das Zeitmeßelement 15 legt das Ablaufzeitsignal 45 an die Hauptrecheneinheit 20 und das 10 s-Ablaufzeitsignal 42 an das Anfangswerteinstell- bzw. Initialisierelement 16 an. Wenn im Schritt 118 t10 gilt, führt das Initialisierelement 16 die Anfangswerteinstell- bzw. Initialisierschritte 119 und 120 durch. In einem Entscheidungsschritt 118 wird eine bestimmte Zeitspanne abgewartet, bis ein nachfolgender Temperatur-Vorausberechnungsschritt wirksam wird. Beispielsweise bleibt die Anordnung während der ersten 10 s bis zum Beginn einer Berechnung einer Korrekturtemperatur im Bereitschaftszustand. Der Grund dafür besteht darin, daß während einer Zeitspanne von weniger als 10 s die Genauigkeit der Temperaturvorausbestimmung außerordentlich ungünstig ist und unzufriedenstellende Ergebnisse liefern würde. Das Initialisierelement 16 legt nach Eingang des 10 s-Ablaufzeitsignals 42 das Initialisiersignal 44 an das Hauptzählerregister 19 an, wobei die Durchlaufzahl N durch eine (noch zu beschreibende) optimale Schleife anfänglich auf Null, der Parameter A anfänglich auf -0,8 und der Parameter C anfänglich auf 10 gesetzt werden.

Zwischenzeitlich legt das Zeitmeßelement 15 das Ablaufzeitsignal 45 an die Hauptrecheneinheit 20 an, welche das Signal 45 zusammen mit einem Parametersignal 47 vom Hauptzählerregister 19 zur Durchführung der Operationen nach Gleichungen (8) und (9) benutzt. Die Hauptrecheneinheit 20 führt folgende Funktionen aus:

(a) Überwachung des Ablaufzeitsignals 45 und Wahl der Rechen- und Verarbeitungsschritte nach Maßgabe der Größe dieses Signals;
(b) Berechnung des Korrektur-Temperaturdifferentials U und der Auswertungsfunktion f (angegeben durch die Blöcke 33 bzw. 34);
(c) Überwachung der Zahl N und des Korrektur-Temperaturdifferentials;
(d) Angabe des nächsten Schritts nach Maßgabe der Größe dieser Faktoren; und
(e) Lieferung des Korrektur-Temperaturdifferentials als Ausgangssignal.

Die Berechnung des Korrektur-Temperaturdifferentials umfaßt die Ableitung oder Ermittlung zweier Korrekturdifferentiale für identische Werte oder Größen der Parameter A und C auf der Grundlage der verstrichenen Zeit t und der früher verstrichenen Zeit t _x, z. B. t-10 (d. h. an einem 10 s vor t liegenden Punkt). Die Differenz zwischen diesen beiden berechneten Größen ist der zweiten Vorausberechnungsfunktion zur Ermittlung des Temperaturdifferentials Δ U entsprechend Gleichung (4) äquivalent. Bei der dargestellten Ausführungsform gilt für 10< t 100:

Δ U₁ = U _x-U = (-0,0025A - 0,0035) (t _x - t) + C{(t _x + 1)^A - (t + 1)^A} (10)

(entsprechend der im Schritt 122 durchgeführten Berechnung) und für t < 100:

U₂ = U _x-U = (-0,0025A - 0,0035) (t _x - t) + C{(t _x + 1)^A - (t + 1)^A} + 0,02 (t _x - t)/(C + 10) (11)

(entsprechend der im Schritt 123 durchgeführten Berechnung).

Die Entscheidungsschritte 121 und 129 werden durch die Hauptrecheneinheit 20 nach Maßgabe ihrer vorstehend beschriebenen Funktionen ausgeführt. Im Schritt 129 wird entschieden, ob auf den Schritt 135 oder 136 zur Berechnung des Korrektur-Temperaturdifferentials nach Gleichung (8) bzw. (9) übergegangen werden soll. Damit die Temperaturinkrement- Recheneinheit 21 den Schritt 122 ausführen kann, werden der Recheneinheit 21 als Signal 48 in Abständen von z. B. 1 s zwei Größen des Temperaturdifferentials U, bezogen auf t und t _x, zugeliefert. Das Ablaufdiagramm von Fig. 6 veranschaulicht einen Algorithmus für den Fall, in welchem Δ U durch Ausführung der Operationen nach Gleichungen (10) und (11) berechnet wird. Es ist jedoch auch ein Verfahren anwendbar, bei dem U mittels eines Unterprogramms berechnet wird; Δ U wird dann auf der Grundlage der Ergebnisse der Berechnungen für U berechnet, wie dies im Blockschaltbild gemäß Fig. 5 dargestellt ist.

Das Temperaturausgangssignal 5 des Temperatur-Meßkreises 11 liegt ständig am Temperaturspeicher 17 an. In Abhängigkeit von einem z. B. jede Sekunde vom internen Taktkreis 35 gelieferten Speicherbefehlssignal 43 speichert der Temperaturspeicher 17 beispielsweise 14 Temperaturdateneinheiten, entsprechend 14 Sekunden der Zeit, in regelmäßiger Reihenfolge von älteren zu neueren Daten.

Wenn neue Daten abgetastet oder abgegriffen werden, werden die zuletzt gewonnenen Daten so im Speicher abgespeichert, daß die ältesten Daten verworfen werden. Es sei angenommen, daß die vier ältesten und vier neuesten Dateneinheiten vom Temperaturspeicher 17 zum Mittelwert-Rechenelement 18 als Signal 46 geliefert werden, so daß das Rechenelement 18 das arithmetische Mittel jeder Datengruppe berechnen kann. Die arithmetischen Mittel der ersten und zweiten Datengruppe werden scheinbar als Temperatur T _x zu einem 10 s früheren Zeitpunkt bzw. als vorliegende bzw. Augenblickstemperatur T behandelt. Die erstere wird als Signal 50 im Addierer 22 zur Ausführung des Addierschritts 106 eingegeben, um die Echtzeit-Vorausberechnungstemperatur zu berechnen. Es ist zu beachten, daß die Größen von T, T _x in Form von laufenden Mittelwerten behandelt werden, um vorübergehende Schwankungen der berechneten Ergebnisse zu verhindern. Eine solche Verarbeitung ist jedoch nicht unbedingt erforderlich.

Der Addierer 22 führt den Schritt 106 zum Addieren des Ausgangssignals Δ U der Temperaturinkrement-Recheneinheit 21 und des Ausgangssignals T _x der Mittelwert-Recheneinheit 18 aus und beschickt die Subtrahierstufe 23 mit dem die Echtzeit-Vorausberechnungstemperatur T′ angebenden Signal 6. Bei Eingang des die Temperatur T angebenden Ausgangssignals 53 von der Mittelwert-Recheneinheit 18 subtrahiert die Subtrahierstufe 23 die Echtzeit-Vorausberechnungstemperatur T′ von T und liefert das Ergebnis als Ausgangssignal 52 zur Auswerteeinheit 24. Die letztere, die ein die Auswertungsfunktion (f) darstellendes Signal 51 von der Hauptrecheneinheit 20 abnimmt, benutzt f zur Durchführung des Schritts 107, nämlich zur Auswertung oder Bestimmung der Differenz zwischen der Echtzeittemperatur T und den Ergebnissen der Vorausberechnung der Augenblickstemperatur anhand der 10 s früher vorliegenden Daten. Die Auswertungsfunktion f ist durch den allgemeinen Ausdruck nach Gleichung (7) dargestellt, nimmt jedoch für die angegebenen Bedingungen die folgenden Formen an:

f₁ = (t _x + 1)^A - (t + 1)^A (12)

für 10 < t 100, und

f₂ = (t _x + 1)^A - (t + 1)^A + 0,02 {1/(C + 11) - 1/(C + 10)} (t _x - t) (13)

für t < 100.

Die Ergebnisse der Auswertung können eine der drei folgenden Formen annehmen:

1. T-T′ f; dies gibt einen Schritt zur Erhöhung der Größe des Parameters C an;
2. |T-T′ | < f; hierdurch wird eine Ausführung des nächsten Schritts ohne Änderung des Parameters angezeigt;
3. T-T′ -f; hierdurch wird ein Schritt zur Verkleinerung der Größe des Parameters C angegeben.

Das von der Auswerteeinheit 24 gelieferte Signal 7 bestimmt, welcher der vorstehenden Schritte ausgeführt wird.

Wenn die Verarbeitung auf den Schritt 128 zur Erhöhung der Größe des Parameters C übergeht, wird zunächst im Schritt 125 N auf Null (N = 0) gesetzt, worauf die vorliegende Größe bzw. der Zählstand im C _A-Zählerregister 31 um einen Schritt inkrementiert bzw. erhöht wird. Gleichzeitig wird C im Entscheidungsschritt 131 überwacht, um festzustellen, ob diese Größe den Höchstwert C _MAX gemäß Tabelle I übersteigt. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Übergang auf den Schritt 134, in welchem der Zählerstand im A-Zählerregister 32 um 0,1 erhöht wird. Im Schritt 155 wird die im Zählerregister 31 enthaltene Größe (Zählstand) gemäß Tabelle I rückgesetzt.

Im folgenden ist ein Beispiel für einen Fall erläutert, in welchem eine im Schritt 120 vorgenommene Anfangseinstellung bzw. Initialisierung aktualisiert wird. Wenn im Schritt 131 festgestellt wird, daß der Parameter C den Wert 11 übersteigt, erfolgt der Übergang auf den Schritt 134, in welchem 0,1 zum Parameter A hinzuaddiert wird, so daß A = -0,7 wird. Im folgenden Schritt 155 wird der Parameter C gemäß Tabelle I auf eine neue Größe 6 (C _NEXT) gesetzt.

Im Entscheidungsschritt 138 wird die Größe von A überwacht, und wenn A <-0,6 gilt, liefert die Hauptrecheneinheit 20 ein Fehlersignal 58 zur Anzeigevorrichtung 27, die hierauf durch Wiedergabe von "FEHLER" oder ERROR anspricht. Wenn die Entscheidung im Schritt 131 oder 138 negativ ist, erfolgt automatisch eine Rückkehr zum Schritt 121 zur Wiederaufnahme der Berechnung.

Wenn der Parameter C im Schritt 130 mit weniger als 9 festgestellt wird, erfolgt ein Übergang auf den Schritt 132, in welchem vom Parameter A 0,1 subtrahiert wird, so daß A = -0,9 wird. Sodann geht die Verarbeitung auf vorher beschriebene Weise zum Schritt 156 über, in welchem der Parameter C gemäß Tabelle I auf eine neue Größe von 18 (C _NEXT) gesetzt wird. Im Schritt 137 wird dann entschieden, ob der Parameter A kleiner ist als der untere Grenzwert -1,0. Im negativen Fall erfolgt die Rückkehr zum Schritt 121; im positiven Fall erfolgt ein Übergang auf den Schritt 152, so daß die Anzeige "FEHLER" erscheint.

Wenn die Verarbeitung in die Schleife (d. h. die optimale Schleife) eintritt, in welcher keine Änderung der Parameter verlangt wird, führt das N-Zählerregister 30 den Schritt 126 aus, worauf ein Übergang zum Schritt 135 oder 136 zur Berechnung eines Korrektur-Temperaturdifferentials erfolgt. Da diese Schleife durchlaufen wird, wenn die bei den vorhergehenden Berechnungen benutzten Parameter der Echtzeit-Temperaturänderung angepaßt sind, ist ein Schritt 126 vorgesehen, in welchem die Zahl N der aufeinanderfolgenden Durchgänge durch diese Schleife gezählt wird. Die Hauptrecheneinheit 20 überwacht die Ergebnisse der Berechnungen für das Korrektur-Temperaturdifferential und führt den Schritt 139 zur Erzeugung von Signalen aus, in Abhängigkeit von welchen die Verarbeitung auf die folgenden Schritte übergeht:

1. Einen Schritt zur Beendigung der Verarbeitung im Fall von U < 0;
2. Einen Anzeigeschritt im Fall von 0 U < 0,1;
3. Einen Entscheidungsschritt für die Zahl N der Durchläufe durch die optimale Schleife im Fall von U 0,1.

Wenn das Korrektur-Temperaturdifferential U gleich 0,1°C oder größer ist, liefert die Hauptrecheneinheit 20 das Signal 54 nur dann, wenn die Zahl N der optimalen Schleifendurchgänge, nach Entscheidung im Schritt 150, 3 oder mehr beträgt. Der Zweck besteht darin, die Eignung oder Richtigkeit der vorausberechneten Temperatur zu bestätigen. Der Addierer 25 nimmt das Signal 54 ab und spricht auf dieses durch Ausführung des Addierschritts 112 an. Der über den Schritt 126 erreichte Entscheidungsschritt 150 läßt die vorausberechnete Endtemperatur nur dann anzeigen, wenn die optimale Schleife dreimal oder öfter aufeinanderfolgend durchlaufen worden ist. Die Größe N wird auf Null rückgesetzt, wenn die Bedingungen so sind, daß die Verarbeitung auch nur einmal vom Schritt 124 zum Schritt 125 übergeht. Der Durchgang durch den Schritt 150 ist nicht nötig, wenn U < 0,1 gilt, wobei das Korrektur-Temperaturdifferential zweckmäßig klein ist. Der Algorithmus ist somit derart, daß die Verarbeitung im Fall von 0 U < 0,1 unmittelbar auf einen Addierschritt 112 und im Fall von U < 0 unmittelbar auf einen Anzeigeschritt 140 zur Anzeige der Echtzeittemperatur T übergeht. Im letzteren Fall wird der Summer 151 betätigt, um die Bedienungsperson vom Schluß des Meßvorgangs zu unterrichten.

Der Addierer 25 nimmt das Echtzeittemperatursignal und das Korrektur-Temperaturdifferential ab (in Fig. 5 nicht dargestellt) und spricht darauf durch Berechnen der vorausberechneten Endtemperatur Tp, die bei Stabilisierung erreicht wird, an. Der Addierer 25 legt das die Endtemperatur Tp angebende Signal 56 an die Anzeigevorrichtung 27 an, die daraufhin die Endtemperatur Tp im Anzeigeschritt 113 wiedergibt. Das im Fall von U < 0 von der Hauptrecheneinheit 20 gelieferte Signal 55 betätigt die Verriegelungsschaltung 26, die daraufhin ein Ausgangssignal 57 abgibt, so daß die Anzeigevorrichtung 27 den Schritt 140 zur Anzeige bzw. zur Wiedergabe der Echtzeittemperatur ausführt, worauf ein Übergang auf einen "ENDE"-Schritt 154 erfolgt. Das Signal 55 wird gleichzeitig dem Summer 28 eingegeben, der darauf im Summer-Schritt 151 durch Abgabe eines hörbaren Tonsignals anspricht.

Wenn im Entscheidungsschritt 107 entschieden wird, daß die Verarbeitung auf den Schritt zur Verkleinerung der Größe des Parameters C übergehen soll, werden die Schritte 127, 130, 132, 156 und 137 auf dieselbe Weise ausgeführt wie die entsprechenden Schritte bei der Erhöhung der Größe des Parameters C.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Anordnung so getroffen, daß die orale Temperaturmessung entsprechend A = -1,0 und die Achselhöhlen-Temperaturmessung entsprechend A = -0,6 automatisch unterschieden werden und die Körpertemperatur auf eine für das jeweilige Meßverfahren zweckmäßiger Weise vorausberechnet wird. Die Schritte zur Durchführung dieser Vorgänge werden von dem durch die gestrichelte Linie in Fig. 5 umrissenen Mikroprozessor (Mikrorechner) ausgeführt.

Im folgenden ist anhand der Fig. 7 bis 11 die Hardware im einzelnen beschrieben, welche die nicht durch den Mikrorechner gebildeten Teile darstellt. Von den Bauteilen gemäß Fig. 5 und gemäß Fig. 7 entspricht das temperaturempfindliche Element 10 gemäß Fig. 5 einem Thermistor 201 in Fig. 7, und der Temperatur- Meßkreis 11 ist einem Wandlerkreis 202 und einem Zähler 207 gemäß Fig. 7 äquivalent. Der Meßkreis 12 für den Temperaturschwellenwert entspricht einem Teil eines Dekodierers 212 mit einer Ausgangsklemme T 1, und der Temperaturänderungs- Meßkreis 13 entspricht einem Teil des Dekodierers 212 mit einer Ausgangsklemme T 2, einem Frequenzteiler 217 und einem D-Typ-Flip-Flop 219.

Die Anordnung nach Fig. 7 ist anhand des Zeitsteuerdiagramms von Fig. 9 noch näher erläutert.

Der Thermistor 201 zur Messung der Körpertemperatur ist mit dem Wandlerkreis 202 verbunden, aber einen Widerstandswert in eine Impulsfrequenz umsetzt. Der Wandlerkreis 202 erhält ein Bezugstaktsignal 206 und ein Umsetz-Befehlssignal 204 von einer Steuereinheit 227. Wenn das Befehlssignal 204 von der Steuereinheit 227 den logischen Pegel "1" besitzt und damit ein Startsignal darstellt, beginnt der Wandlerkreis 202 mit der Umwandlungsoperation. Das Signal 204 wird durch ein Umsetz- Endsignal 205, welches der Wandlerkreis 202 zur Steuerschaltung 227 liefert, auf den logischen Pegel "0" gebracht, worauf die Umwandlungsoperation endet.

Gemäß Fig. 8 umfaßt der Wandlerkreis 202 einen Oszillator OSC, dessen Schwingfrequenz mit dem Widerstand der Thermistors 201 variiert, und einen Zähler COUNT zum Zählen der Schwingungen. Der Wandlerkreis vermag Impulse 203 zu liefern, welche der Oszillator während einer festen Zeitspanne erzeugt (nämlich während der Umsetzzeit des Wandlerkreises). Diese Impulse bilden das Ausgangssignal des Wandlerkreises 202. Der Zähler COUNT, welcher die Zeit für die Ausführung der Umsetzung oder Umwandlung steuert, spricht auf das Umsetz-Befehlssignal 204 an, indem er dem Oszillator OSC einen Umsetzbefehl einer vorbestimmten Dauer T 1 liefert. Bei Eingang des Signals erzeugt der Oszillator OSC eine der Länge der Zeitspanne T 1 entsprechende Zahl von Impulsen. Der Zähler COUNT liefert das Umsetz- Endsignal 205, wenn die Umsetzzeit T 1 abläuft. Es ist darauf hinzuweisen, daß dann, wenn der Zähler COUNT ein noch zu beschreibendes Messung-Startabgreifsignal 235 abnimmt, der Zähler zur Gewährleistung einer längeren Umsetzzeit als T 1 gesetzt wird. Diese Zeitgrößen werden auf der Grundlage des Bezugstaktsignals 206 bestimmt.

Gemäß Fig. 7 werden die erwähnten, vom Wandlerkreis 202 erzeugten Impulse als Daten-Ausgangsimpulssignal 203 ausgegeben. Diese Impulse bilden das Takteingangssignal (CLK) für einen Zähler 207, der vom reversierbaren Zähltyp ist und eine Aufwärts/Abwärts-Klemme (U/D) zur Bestimmung der Zählrichtung aufweist. Wenn an der Klemme U/D eine logische "1" anliegt, zählt der Zähler 207 sein Takteingangssignal hoch. Bei einer logischen "0" an der Klemme U/D wird das Takteingangssignal herabgezählt. Mit R ist die Rücksetzklemme des Zählers 207 bezeichnet. Das Datenausgangssignal 208 (entsprechend den Signalen 5 und 37 gemäß Fig. 5) des Zählers 207 wird dem Dekodierer 212 als Dateneingangssignal eingegeben. Der Dekodierer 212 liefert an seiner Ausgangsklemme T 1 ein logisches Signal "1", wenn er vom Zähler 207 ein 100 Impulsenäquivalentes Dateneingangssignal empfängt, was dann der Fall ist, wenn der Thermistor 201 eine Temperatur von 30°C mißt. Dies entspricht dem Schritt 102 gemäß Fig. 6. An der Ausgangsklemme T 2 des Dekodierers 212 erscheint ein Signal, wenn an der Klemme U/D des Zählers 207 eine logische "0" anliegt, und der Zähler zählt auf -3 herab, wobei er diese Dateneinheit dem Dekodierer 212 eingibt. Das an der Klemme T 1 erhaltene Ausgangssignal ist mit 213 bezeichnet und wird an ein UND-Glied 214 angelegt, dessen anderes Eingangssignal als Dekodier-Steuersignal 229 von der Steuereinheit 227 ist. Das Dekodier-Steuersignal 229 wird von einem Zähler 306 (Fig. 10) während einer so langen Zeitspanne erzeugt, daß das UND-Glied 214 das Ausgangssignal T 1 des Dekodierers 212 erfassen kann, das vom Zähler 207 nach Beginn seines Aufwärts/Abwärtszählvorgangs geliefert wird. Wenn der Thermistor 201 eine Temperatur von 30°C oder mehr mißt, so daß ein Ausgangssignal an der Klemme T 1 des Dekodierers 212 erscheint, und wenn das Dekodier-Steuersignal 229 den logischen Pegel "1" besitzt, geht das Ausgangssignal 217 des durch 2 dividierenden Frequenzteiler 216 auf den logischen Pegel "1" über. Dieses Signal wird dem Dateneingang des D-Flip-Flops 218 aufgeprägt. Das Takteingangssignal für das Flip-Flop 218 ist ein Leseimpuls 222, der durch die Steuereinheit 227 in Synchronismus mit der Hinterflanke des Umsetz-Befehlssignals 204 erzeugt wird, damit die Dateneingabe im Flip-Flop 218 gespeichert werden kann. Wenn das Dateneingangssignal zum D-Flip-Flop 218 den logischen Pegel "1" besitzt, geht das Ausgangssignal des Flip-Flops 218, nämlich ein Aufwärts/Abwärts-Steuersignal 220, auf den logischen Pegel "0" über. Der Zähler 207, welcher das Ausgangssignal an seiner Klemme U/D abnimmt, wird dabei von der Aufwärtszähl- auf die Abwärtszählbetriebsart umgeschaltet und beginnt die Impulse 203 herabzuzählen. Außerdem wird ein Zähler-Rücksetzsignal 211 durch ein UND-Glied 219 gesperrt und damit nicht durchgelassen. Der Dateneingangsimpuls 203 für den Zähler 207, durch das nächste Umsetz-Befehlssignal 204 bedingt, bewirkt daher die Herabzählung des Zählers von der Größe bzw. vom Zählstand des vorhergehenden Hochzählvorgangs.

Die beim Herabzählvorgang erreichte Endgröße ist gleich Null, wenn die vorher gemessene Temperatur und die augenblicklich gemessene Temperatur gleich sind. Wenn letztere jedoch höher ist, zählt der Zähler 207 über Null hinaus auf eine negative Größe herab. Wenn diese Größe einen Zählstand von z. B. -3 (entsprechend einer Temperatur von +0,3°C) oder einen größeren negativen Wert erreicht, erscheint an der Klemme T 2 des Dekodierers 212 ein Ausgangsimpuls 223, der einem Flip-Flop 224 eingespeist wird, das darauf ein Signal 235 abgibt, welches anzeigt, daß eine sinnvolle Messung beginnen kann. Dieses Signal wird dem Wandlerkreis 202 eingespeist und versetzt diesen unter Erhöhung seiner Genauigkeit oder Präzision in eine Körpertemperatur- Meßbetriebsart. Das Signal 235 wird auch an die Wiederanlaufklemme des Mikrorechners 231 angelegt. Das UND-Glied 233 bewirkt eine UND-mäßige Verknüpfung zwischen diesem Signal und einem Unterbrechungs-Anforderungssignal 234, das jede Sekunde geliefert wird, woraufhin der Mikrorechner 231 jede Sekunde von seiner Unterbrechungs- Startadresse aus in Gang gesetzt wird. Der vorstehend beschriebene Vorgang entspricht dem Schritt 117 gemäß Fig. 6.

Ein in Abständen von 1 Sekunde vom Mikrorechner 231 geliefertes Meßstartsignal 230 dient als Abtastbefehl. Wenn dieses Signal in die Steuereinheit 227 eintritt, liefert letztere das Umsetz-Befehlssignal 204, worauf die Größe entsprechend der vom Thermistor 201 gemessenen Temperatur als Ausgangsdateneinheit 208 vom Zähler 207 erscheint. Diese Größe wird dann eingelesen, behandelt und entsprechend dem folgenden Schritt 121 gemäß Fig. 6 verarbeitet, und die vorausberechnete Temperatur wird angezeigt, wenn die Bedingungen für die Anzeige oder Wiedergabe erfüllt sind. Am Ende der Körpertemperaturmessung liefert der Mikrorechner 231 ein Messung-Endsignal 228 zur Steuereinheit 227, um wiederum eine Vormeßbetriebsart zur Erfassung oder Bestimmung des Beginns einer Messung einzuführen. Der Mikrorechner 231 geht zu diesem Zeitpunkt zur Verringerung des Stromverbrauchs wieder auf einen Bereitschaftszustand über. Gemäß Fig. 5 sind ersichtlicherweise die an sich bekannte Anzeigevorrichtung 27 und der Summer 28 als Ausgangs- oder Ausgabeeinheiten mit dem Mikrorechner verbunden.

Bezüglich des Zustands des Zählers 207 läßt sich sagen, daß ein Zählstand von weniger als -3 (d. h. -2, -1, 0, +1, . . .) den Dekodierer 212 nicht zur Abgabe des Impulses 223 veranlaßt. Infolgedessen ändert das Flip-Flop 224 seinen Zustand nicht, so daß das Signal 235 nicht erscheint. Da der durch 2 dividierende Frequenzteiler 216 das dekodierte Ausgangssignal 215 zu Beginn des Herabzählvorgangs empfängt, ändert das Ausgangssignal des Frequenzteilers 216 zu diesem Zeitpunkt wiederum seinen Zustand, und dasselbe trifft demzufolge auf das Flip-Flop 218 zu. Durch den resultierenden hohen Pegel des Signals 220 wird der Zähler 207 in den Aufwärtszählbetriebsart und bei Eingang des Signals 211 in den Rücksetzzustand versetzt. Hierdurch werden die Bedingungen für die Messung einer Temperatur von 30°C oder mehr wiederhergestellt.

Der Aufbau der Steuereinheit 227 ist in Fig. 10 veranschaulicht. Bei 300 ist ein Einschalt-Rücksetzkreis zur Lieferung des Rücksetzsignals 232 bei der Stromzufuhr zum elektronischen klinischen Thermometer gemäß dieser Ausführungsform von einer Stromversorgung her vorgesehen. Das Signal 232 wird einerseits zum Mikrorechner geleitet und bewirkt andererseits das Rücksetzen der logischen Schaltungen innerhalb der Steuereinheit 227. Ein Zeitgeber/Oszillatorkreis 302 liefert dem Wandlerkreis 202 den Bezugstakt 206, der auch als Steuertakt für die Logik innerhalb der Steuereinheit 227 benutzt wird. Beispielsweise wird der Takt 206 von einer Synchronisierschaltung 304 aus mehreren Flip-Flops benutzt, um die mit dem Takt 206 an der Vorderflanke ihres Eingangssignals synchronsierten Impulse 211 zu erzeugen, und der Takt wird auch als Zeitgeber-Zähltakt von einem Zählerkreis 306 zur Erzeugung des Dekodier-Steuersignals 229 benutzt. Der Impuls 211 wird einem Flip-Flop 322 aufgeprägt, um dieses zu setzen und das Ausgangssignal Q zum Aktivieren des Zählers 306 zu erzeugen. Das Rücksetzen des Zählers 306 erfolgt durch das Zähler- Rücksetzsignal 211, das Messung-Endesignal 228 oder das Einschalt-Rücksetzsignal über ein ODER-Glied 318. Der Oszillatorkreis 302 erzeugt ebenfalls einen Takt 308, der als Vormessung-Zeitsteuertakt, auf eine Periode von 4 s gesetzt, zur Verwendung bei der erwähnten Vormessungsoperation niedriger Genauigkeit dient. Die Perioden der Takte bzw. Taktsignale 206, 308 können durch den Mikrorechner 231 beliebig eingestellt werden. Ein Vormessungs- Flip-Flop 310 wird durch die Vorderflanke des Takts 308 getriggert und liefert über ein ODER-Glied 312 das Meßstartsignal (Befehlssignal) 204. Das andere Eingangssignal des ODER-Glieds 312 ist das Messung-Startsignal 235, welches auf ähnliche Weise das Signal 204 auf den logischen Pegel "1" bringt. Ein ODER-Glied 314 ist vorgesehen, damit das Rücksetzsignal 211 für die Zähler 207 und 306 in Synchronismus mit dem Befehlssignal 204 oder dem Rücksetzsignal 226 erzeugt werden kann. Das Umsetzungs-Endesignal 205 aktiviert die Synchronisierschaltung 304, die daraufhin den Leseimpuls 222 erzeugt und über ein ODER- Glied 316 die betreffenden Flip-Flops 310 und 322 rücksetzt. Rücksetzsignale 221 und 226 werden von einem ODER- Glied 320 in Abhängigkeit vom Einschalt-Rücksetzsignal 232 oder vom Messung-Endesignal 228 vom Mikrorechner 231 erzeugt.

Die Schaltung gemäß Fig. 7 ist in CMOS-Technik aufgebaut. Im Augenblick der Stromzufuhr zur Schaltung werden das Zähler-Rücksetzsignal 211 und die Flip-Flop-Rücksetzsignale 221, 226 zum Rücksetzen des Zählers und der betreffenden Flip-Flops erzeugt. Der Mikrorechner 231 nimmt andererseits ein Rücksetzsignal 232 für die Initialisierung ab, wodurch der Mikrorechner 231 zur Verringerung des Stromverbrauchs in den Bereitschaftszustand versetzt wird.

Im folgenden ist anhand der Fig. 11A und 11B die bei Einleitung der Stromzufuhr vom Mikrorechner 231 ausgeführte Verarbeitung beschrieben.

Gemäß Fig. 11A wird zunächst bei Einleitung der Stromzufuhr das Meßstartsignal 230 auf einen niedrigen Pegel gesetzt. Sodann wird das Messung-Endesignal 228 auf den niedrigen Pegel gebracht, und die Register werden freigemacht, so daß ein Haltezustand in Erwartung einer Unterbrechung hergestellt wird.

Gemäß Fig. 11B ist der Mikrorechner 231 zur Erzeugung des Meßstartsignals 230 durch das in Abständen von einer Sekunde erzeugte Unterbrechung-Startsignal 234 in Gang gesetzt worden. Daraufhin wird der Zeitgeber gesetzt, und der Mikrorechner wartet das Ende einer Analog/Digital- bzw. A/D-Umwandlung ab, d. h. einer Umwandlung der Temperaturinformation in Digitaldaten. Wenn die vom Zeitgeber bestimmte Zeit abläuft, werden das Datenausgangssignal 208 auf der Datenschiene eingelesen, die Berechnungen und Verarbeitungen auf der Grundlage dieser Daten ausgeführt, erforderlichenfalls die vorausberechnete bzw. vorherbestimmte Temperatur angezeigt und so fort. Wenn die Körpertemperaturmessung beendet ist, werden das Messung- Endesignal 228 erzeugt und der Betrieb des Mikrorechners (CPU) beendet.

Weiterhin ist eine Anordnung möglich, bei welcher die Funktionen des Temperaturschwellenwert-Meßkreises 12, des Temperaturänderungs-Meßkreises 13 und des Messung-Steuerkreises 14 von einem Mikrorechner mit Zeitgeber-Unterbrechungsfunktion ausgeführt werden können. Beispielsweise kann die Funktion des Meßkreises 12 durch ein Verarbeitungs- Routineprogramm realisiert werden, bei dem die Prozessoreinheit das Temperatursignal 5 vom bzw. am Start- Schritt 101 empfängt und darauf durch Ausführung der Schritte 102 und 116 in regelmäßigen, vergleichsweise kurzen Zeitabständen anspricht. Wenn im Schritt 116 ein positives Ergebnis erhalten wird, wird der Schritt 117 durch die Prozessoreinheit ausgeführt. Wenn gleichzeitig eine Zeitgeber-Unterbrechungsfunktion angewandt wird, wird ein Zeitgeber-Unterbrechungs-Routineprogramm in Abständen von 1 s eingeleitet, wenn die Entscheidung im Schritt 116 positiv ist. Eine Steuerung entsprechend dem Speicher-Befehlssignal 41 wird durchgeführt, sooft das Zeitgeber-Unterbrechungssignal erzeugt wird. Danach leitet das 1 s Zeitgeber-Unterbrechungssignal das Verarbeitungsroutineprogramm nach Schritt 117 ein, um zu bestimmen, ob der Temperaturanstieg pro Sekunde 0,1°C oder mehr beträgt, so daß hierdurch die Funktion des Temperaturänderungs- Meßkreises 13 ausgeführt wird. Wenn die Entscheidung im Schritt 117 positiv ist, werden die Schritte 103 und 118 für eine Wartezeit von 10 s ausgeführt. Hierbei wird ein Zählerbereich in einem Speicher (Randomspeicher) auf "1" initialisiert, und die Zahl der 1 s-Zeitgeberunterbrechungssignale wird gezählt. Nach dem Ablauf von 10 Sekunden geht das Programm auf ein Routineprogramm zur Ausführung der Schritte 119 usw. über. Im Routineprogramm zum Zählen der Zeitgeber-Unterbrechungssignale wird die verstrichene Meßzeit kontinuierlich getaktet bzw. gezählt, und das Signal 45 für verstrichene Zeit bzw. Ablaufzeit wird der Hauptrecheneinheit 20 nach Ablauf von jeweils z. B. 10 Sekunden eingespeist. Die Funktionen des Zeitmeßkreises 15 und des Messung-Steuerkreises 14 können somit von einem Mikrorechner übernommen werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden somit die Ergebnisse der Temperaturvorausberechnung auf der Grundlage einer gewählten Vorausberechnungsfunktion ausgewertet, und während die Auswertung durchgeführt wird, wird die Größe des für den Vorausberechnungsprozesses benutzten Parameters, nämlich der Vorausberechnungsfunktion nach Maßgabe der Auswertungsergebnisse korrigiert. Hierdurch wird eine vorausberechnete Temperaturanzeige vergleichsweise guter Genauigkeit gewährleistet. Außerdem werden die Temperaturmessung und die Vorausberechnungsoperation auch nach Erreichen einer vorausberechneten Endtemperatur fortgesetzt, und wenn eine Entscheidung in dem Sinn getroffen wird, daß eine stabilisierte oder stabile Endtemperatur erreicht worden ist, wird die tatsächlich gemessene Temperatur, nämlich die stabilisierte Endtemperatur angezeigt bzw. wiedergegeben. Die Meßgenauigkeit ist daher um so größer, je länger die Zeitspanne ist, während welcher die Temperaturmessung erfolgt. Es können weiterhin verschiedene arithmetische Ausdrücke bzw. Gleichungen oder Formeln für die Temperaturvorausberechnung sowie verschiedene, in diesen Ausdrücken enthaltene Parameter beliebig gewählt werden. Dieser Umstand ermöglicht die genaue Vorausberechnung der Endtemperatur mit ein und demselben elektronischen klinischen Thermometer unabhängig davon, ob die Körpertemperatur z. B. oral oder in der Achselhöhle gemessen wird.

Claims

Elektronisches klinisches Thermometer zum Messen der Körpertemperatur einer Person, mit:
- - einer Temperaturmeßeinheit (10) zum Messen der Körpertemperatur eines bestimmten Körperteiles der Person, wobei die Temperaturmeßeinheit eines Thermistor (201) und einen Oszillator (OSC) mit einer sich mit dem Widerstandswert des Thermistors ändernden Schwingungsfrequenz aufweist,
- - einer mit der Temperaturmeßeinheit (10) verbundenen Recheneinheit (70) zur Vorausberechnung einer stabilisierten Endtemperatur auf der Grundlage der an dem vorbestimmten Körperteil erfaßten Körpertemperatur, wobei die Recheneinheit (70) einen Zwischenspeicher (17) zum Zwischenspeichern der in Abtastzeitpunkten von der Temperaturmeßeinheit (10) erfaßten Temperaturwerte hat, und
- - einer mit der Recheneinheit (70) verbundenen Anzeigeeinheit (27) zum Anzeigen der vorausberechneten Temperatur,
dadurch gekennzeichnet, daß
- (A) ein Zweirichtungszähler (207) die Anzahl der von dem Oszillator gelieferten Impulse in zwei aufeinander folgenden gleichen Zeitspannen zählt und die Recheneinheit in einen Meß-Bereitschaftszustand versetzt, wenn die Differenz der Anzahl der in diesen Zeitspannen gezählten Impulse einen vorbestimmten Wert überschreitet,
- (B) die Recheneinheit (70) außerdem aufweist:
  - (a) eine Speichereinrichtung (19) zum Speichern von mehr als einer Temperaturvorausberechnungsfunktion, die Temperaturänderungen bis zu einer stabilisierten Endtemperatur festlegen, wobei in den Temperaturvorausberechnungsfunktionen die Meßzeit eine Veränderliche ist,
  - (b) eine mit dem Zwischenspeicher (17) und der Speichereinrichtung (19) verbundene Vergleichseinrichtung (24), die mit dem von der Temperaturmeßeinheit (10) in einem vorliegenden Abtastzeitpunkt erfaßten Temperaturwert und dem für diesen Zeitpunkt aufgrund der gespeicherten Temperaturwerte und einer ausgewählten Temperaturvorausberechnungsfunktion vorausberechneten Temperaturwert versorgt ist und die Differenz zwischen diesen beiden Temperaturwerten liefert, und
- (C) die Vergleichseinrichtung (24) ein Ausgangssignal an die Speichereinrichtung (19) abgibt, um bei
  - (c) außerhalb vorgegebener Grenzwerte liegender Differenz eine verschiedene Temperaturvorausberechungsfunktion zu wählen, wobei der Vergleichseinrichtung (24) ein neuer Temperaturwert vom Zwischenspeicher (17) für den vorliegenden Abtastzeitpunkt zugeführt ist, oder
  - (d) innerhalb der vorgegebenen Grenzwerte liegender Differenz einen vorausberechneten Wert einer stabilisierten Endtemperatur aufgrund der ausgewählten Temperaturvorausberechnungsfunktion zu erhalten und diesen erhaltenen Wert der stabilisierten Endtemperatur in die Anzeigeeinheit (27) einzuspeisen.