DE3726484A1 - Vorrichtung zur uebermittlung von daten aus einem tierkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übermittlung von Daten aus einem Tierkörper mit einem in den Tierkörper einsetzbaren passiven Sender, der einen aus einer Senderspule und mindestens einem Senderkondensator bestehenden Senderschwingkreis aufweist, und mit einem Empfänger, der eine Erregerspule und eine Empfangsspule aufweist, die mit einem Kondensator einen Empfängerschwingkreis bildet, wobei im Senderschwingkreis ein dessen Frequenz verändernder Modulationskondensator zuschaltbar ist.

Eine solche Vorrichtung ist zur elektronischen Identifikation von Tieren, insbesondere Rennpferden, bekannt. Der möglichst klein ausgeführte Sender wird in der Halsmuskulatur des Pferdes implantiert. Wenn der Senderschwingkreis durch die Erregerspule des Empfängers erregt wird, liefert er ein durch eine Speichermatrix gesteuertes Signal, durch das das Pferd identifiziert werden kann. Diese Vorrichtung liefert somit nur ein Identifizierungssignal, jedoch keine sonstigen Daten. Eine derartige Vorrichtung ist in der europäischen Patentanmeldung EP 87 103 573.9 beschrieben.

Zur Überwachung des Gesundheitszustandes bzw. der Leistungsfähigkeit einer Viehherde ist es erwünscht, in möglichst einfacher Weise die jeweils gewünschten physikalischen oder chemischen Meßgrößen aus dem Körper jedes einzelnen Tieres zu überwachen. Eine besonders aussagekräftige Meßgröße ist die Körpertemperatur, weil ein Temperaturanstieg einen sehr frühzeitigen Hinweis auf den Beginn einer Erkrankung des Tieres liefert. Dieses Tier kann daher schon vor dem Ausbruch der Krankheit aus der Herde ausgesondert werden, so daß die Ansteckungsgefahr ausgeschlossen oder zumindest erheblich herabgesetzt werden kann. Insbesondere bei großen Viehherden ist es jedoch nicht möglich, Temperaturmessungen oder Messungen sonstiger physikalischer oder chemischer Meßgrößen am Tierkörper in ausreichender Häufigkeit durchzuführen, um Veränderungen festzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der Eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß in einfacher Weise eine Überwachung der jeweils gewünschten physikalischen oder chemischen Meßgrößen an den Tierkörpern einer größeren Viehherde mit geringem Aufwand möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Senderschwingkreis ein kodiertes Signal aufgeprägt wird, das von einem eine physikalische oder chemische Meßgröße am Tierkörper erfassenden Sensor geliefert wird. Der Sender kann in unterschiedlicher Weise im Tierkörper eingesetzt werden. Beispielsweise kann er subkutan implantiert oder in den Verdauungstrakt des Tieres gegeben werden. Da der passive Sender keine eigende Energiequelle aufweist, sondern seine Energie von der Erregerspule im Empfänger bezieht, kann der Sender beliebig lange im Tierkörper verbleiben. Der Empfänger kann an einer Stelle angeordnet werden, an der die Tiere sich zwangsläufig in geringem Abstand vorbei bewegen müssen, beispielsweise an einem Durchlaß, durch den die Viehherde regelmäßig hindurchgetrieben wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann ein von dem Sensor geliefertes analoges Signal in einem Analog- Digital-Wandler in ein digital kodiertes elektrisches Signal oder eine Frequenz umgewandelt und zur Modulation des Senderschwingkreises verwendet werden. Hierbei kann in Anpassung an die jeweils zu erfassende physikalische oder chemische Meßgröße ein jeweils hierfür geeigneter Sensor verwendet werden.

Wenn es sich bei der zu erfassenden Meßgröße um die Körpertemperatur des Tieres handelt, kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen werden, daß mindestens einer der Kondensatoren im Senderschwingkreis ein Dielektrikum mit temperaturabhängiger Dielektrizitätskonstante enthält und als Temperatursensor verwendet wird.

Diese Ausführungsform ist wegen des konstruktiv sehr einfachen Aufbaus besonders bevorzugt, weil kein gesonderter Temperatursensor verwendet wird, dessen Signal in einer Kodiereinrichtung kodiert werden müßte. Da der ohnehin im Senderschwingkreis vorhandene Kondensator zugleich als Temperatursensor verwendet wird, beeinflußt er durch die bei Temperaturschwankungen auftretende Kapazitätsänderung unmittelbar die Frequenz des Senderschwingkreises. Diese Frequenzänderung wird im Empfängerschwingkreis erfaßt und läßt eine Temperaturänderung im Tierkörper sofort erkennen. Das betreffende Tier kann sofort von der Herde abgesondert und untersucht bzw. in Quarantäne gebracht werden.

Vorzugsweise bildet der Senderkondensator den Temperatursensor, während der durch die Speichermatrix zuschaltbare Modulationskondensator einen Identifikationscode für jedes einzelne Tier liefert.

Eine besonders hohe Temperaturempfindlichkeit des als Temperatursensor eingesetzten Kondensators wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Dielektrikum Bariumtitanat verwendet wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Senderspule einen Ferritkern enthält und gemeinsam mit dem Sender von einer flüssigkeitsdichten Schale umschlossen ist, die an einem Ende des Ferritkerns einen Auftriebskörper bildet. Wenn die so beschaffene Vorrichtung in den Verdauungstrakt eines Rindes gebracht wird, bleibt sie im Magen in aufrechter Stellung, so daß gewährleistet ist, daß die Senderspule ihre vorgebene senkrechte Stellung beibehält. Der Empfänger kann daher optimal zu der Senderspule ausgerichtet werden und beispielsweise in einer Bodenplatte in einem Durchlaß für das Vieh untergebracht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 einen in einen Tierkörper einbringbaren Sender zur Übermittlung der Körpertemperatur und

Fig. 2 ein stark vereinfachtes Schaltbild dieses Senders und des zugeordneten Empfängers.

Der in Fig. 1 in einem vereinfachten Schnitt dargestellte Sender 1 ist dazu bestimmt, in den Verdauungstrakt eines Rindes eingesetzt zu werden. Der Sender enthält eine Senderspule 2, die einen Ferritkern 3 umgibt. Am oberen stirnseitigen Ende des Ferritkerns 3 sind ein integrierter Schaltkreis 4 und ein Senderkondensator 5 angebracht.

Eine flüssigkeitsdichte Schale 6 umschließt den Sender und bildet an dessen oberen Ende einen Hohlraum 7 als Auftriebskörper, der dafür sorgt, daß der Sender im Magen des Rindes, der Flüssigkeit enthält, aufrecht schwimmend ausgerichtet bleibt.

Fig. 2 zeigt den grundsätzlichen Schaltungsaufbau des Senders 1.

Eine Speichermatrix 8, eine Steuerungseinrichtung 9 und ein durch einen Schalter 10 zuschaltbarer Modulationskondensator 11 bilden den integrierten Schaltkreis 4. Die Senderspule 2, der Senderkondensator 5 und der Modulationskondensator 11 sind parallel geschaltet und bilden einen Senderschwingkreis 12, dessen Eigenfrequenz von der Kapazität der Kondensatoren 5 und 11 abhängt.

In einem ortsfest, beispielsweise unter einem Durchlaß für das Vieh angeordneten Empfänger 13 ist eine Erregerspule 14 angeordnet, die durch einen Spulentreiber 15 mit einer vorgegebenen festen Frequenz beaufschlagt wird. Eine Empfangsspule 16 bildet mit einem Kondensator 17 einen Empfängerschwingkreis 18, in dem ein Widerstand 19 parallel zum Kondensator 17 geschaltet ist. Der Empfängerschwingkreis 18 ist über einen Komparator 20 mit einem Zähler 21 verbunden, der ein Ausgangssignal an eine Ausgangsleitung 22 liefert.

Auf die Erregerspule 14 werden abwechselnd positive und negative Spannungsimpulse geschaltet. Wenn der Sender 1 und der Empfänger 13 nahe genug beieinander angeordnet sind, sind die drei Spulen 2, 14 und 16 magnetisch gekoppelt. Der durch die Senderspule 2 und den Senderkondensator 5 gebildete Schwingkreis wird durch kurze Stromimpulse in der Erregerspule 14 angerregt. Wenn durch den integrierten Schaltkreis 4 der Modulationskondensator 11 zugeschaltet wird, verringert sich die Frequenz des Senderschwingkreises 12. Das Zuschalten des Modulationskondensators 11 wird abhängig von den in der Speichermatrix 8 gespeicherten Werten gesteuert. Der Modulationskondensator 11 ist ein auf dem Chip integrierter Kondensator. Genaugenommen ist er nur die normalerweise unerwünschte Gate-Source-Kapazität eines Großflächigen Feldeffektransistors. Der Senderkondensator 5 dagegen wird als Bauteil eingelötet und kann deshalb ausgetauscht werden.

Der durch die Empfangsspule 16 und den Kondensator 17 gebildete Empfängerschwingkreis schwingt durch die magnetische Kopplung mit der Senderspule 2 auf der selben Frequenz wie diese. Die Resonanzfrequenzen der einzelnen Schwingkreise sind durch die magnetische Kopplung der Spulen voneinänder abhängig. Die Resonanzfrequenz des Senderschwingkreises 12 (Fig. 2) wird nicht nur von den Kapazitäten der Kondensatoren 5 und 11 und der Induktivität der Spule 2 bestimmt, sondern auch noch durch die Induktivitäten der Spulen 14 und 16. Die Aufgabe der Erregerspule ist es, das ganze Schwingkreissystem anzuregen, aber ihm keine Frequenz aufzuprägen. Deshalb wird die Schaltung so ausgelegt, daß nur kurze Stromimpulse durch die Erregerspule 14 fließen. Der Komparator 20 erfaßt die Nulldurchgänge des Signals, die in dem nachgeschalteten Zähler 21 gezählt werden. Wenn der Zähler 21 eine feste Zahl von Nulldurchgängen gezählt hat, veranlaßt er den Spulentreiber 15, einen neuen Erregerimpuls abzugeben. Die Zeit, die der Zähler 21 braucht, um eine feste Zahl von Nulldurchgängen zu zählen, ist ein Maß für die Frequenz, mit der das ganze System schwingt.

Die in der Speichermatrix 8 mit einer Kapazität von 64 Bit gespeicherten Daten sind nach dem Manchestercode kodiert. Ein Datenzyklus ist immer gleichlang. Er besteht entweder aus einer kurzen und einer langen Datenphase, um eine "1" zu übertragen, oder aus einer langen und einer kurzen Datenphase, um eine "0" zu Übertragen.

Der Widerstand 19 dient dazu, die Empfindlichkeit des Empfängerschwingkreises 18 herabzusetzen. Dies ist notwendig, da abhängig vom Zustand des Schalters 10 zwei verschiedene Frequenzen übertragen werden müssen.

Die Datenübertragung geschieht dadurch, daß zwei verschiedene Frequenzen übertragen werden. Um die Daten zu detektieren, müssen diese beiden Frequenzen gemessen werden. Dazu dient der Zähler 21, der eine feste Anzahl von Nulldurchgängen des empfangenen Signals zählt. Die Zeit, die der Zähler 21 braucht, um eine feste Anzahl von Nulldurchgängen zu zählen, ist ein Maß für die Frequenz. Die nachfolgende Schaltung, die das Datensignal am Ausgang 22 auswertet, mißt diese Zeiten. Die Daten werden durch einen Vergleich dieser Zeiten gewonnen, denn das entspricht einem Frequenzvergleich. Um jetzt aber die Temperatur zu messen, müssen nicht die Zeitdifferenzen sondern die absoluten Zeitwerte gemessen und zur Anzeige gebracht werden.

Ein fehlender negativer Erregerimpuls wird vom Sender 1 als Reset-Signal aufgefaßt und startet die Datenübertragung erneut. Dadurch kann das System in einen definierten Anfangszustand gebracht werden.

Diese Schaltungen des Senders 1 und des Empfängers 13 sind auch in der europäischen Patentanmeldung EP 87 103 573.9 enhalten.

Der Senderkondensator 5 im passiven Sender 1 enthält als Dielektrikum Bariumtitanat, so daß der Senderkondensator temperaturabhängig ist. Die Dielektrizitätskonstante von Bariumtitanat ist wegen des physikalischen Effektes der Curie-Temperatur temperaturabhängig. Da der gesamte Sender 1 und somit auch der Senderkondensator 5 die Körpertemperatur des Rindes annehmen, in dessen Körper sich der Sender 1 befindet, ändert sich die Frequenz des Senderschwingkreises 12 in Abhängigkeit von der Körpertemperatur. Die im Empfängerschwingkreis 18 festgestellte, von der Senderspule 2 übertragene Frequenz stellt somit ein Maß für die Körpertemperatur dar.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Übermittlung von Daten aus einem Tierkörper mit einem in den Tierkörper einsetzbaren passiven Sender, der einen aus einer Senderspule und mindestens einem Senderkondensator bestehenden Senderschwingkreis aufweist, und mit einem Empfänger, der eine Erregerspule und eine Empfangsspule aufweist, die mit einem Kondensator einen Empfängerschwingkreis bildet, wobei im Senderschwingkreis ein dessen Frequenz verändernder Modulationskondensator zuschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Senderschwingkreis (12) ein kodiertes Signal aufgeprägt wird, das von einem eine physikalische oder chemische Meßgröße am Tierkörper erfassenden Sensor (5) geliefert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Sensor geliefertes analoges Signal in einem Analog-Digital-Wandler in ein digital kodiertes elektrisches Signal oder eine Frequenz umgewandelt und zur Modulation des Senderschwingkreises verwendet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Kondensatoren (5, 11) im Senderschwingkreis (12) ein Dielektrikum mit temperaturabhängiger Dielektrizitätskonstante enthält und als Temperatursensor verwendet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Senderkondensator (5) den Temperatursensor bildet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Dielektrikum Bariumtitanat verwendet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Senderspule (2) einen Ferritkern (3) enthält und gemeinsam mit dem Sender (1) von einer flüssigkeitsdichten Schale (6) umschlossen ist, die an einem Ende des Ferritkerns (3) einen Auftriebskörper (7) bildet.