DE9007457U1

DE9007457U1 - Sensor für von tierischen oder menschlichen Körpern ausgehende mechanische Kräfte

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Publication number: DE9007457U1
Application number: DE9007457U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-01-16
Anticipated expiration: 2000-06-30

Description

Herwig Freiherr voir Nettelhorst
Pößneckerstraße 30
W-1000 Berlin 45

Sensor für von tierischen oder menschlichen Körpern ausgehende mechanische Kräfte

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Sensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 34 44 635 Al ist ein Sensor bekannt, der zur Herz- , Atem- und Kreislaufüberwachung eines Patienten auf Stillstand verwendet werden kann. Dieser Sensor wird um den Thorax des Patienten geschnallt. Er weist einen druckempfindlichen Meßwertaufnehmer auf, der ein Analogsignal erzeugt. Dieses Analogsignal wird verstärkt und gleichgerichtet. Das gleichgerichtete Signal wird einem RC-Glied zugeführt, in welchem dieses Signal integriert wird. Diese Integratorschaltung bildet den

zeitlichen Aplituden-Mittelwert der Ausgangssignale des Gleichrichters. Der so gebildete Amplituden-Mittelwert wird einem Komperator zugeführt dem weiterhin eine einstellbare Vergleichsspannung zugeleitet wird. Das
Ausgangssignal des Komperators wird einem Frequenzgenerator zugeführt, an dessen Ausgang ein akustischer Signalgeber, wie beispielsweise ein Lautsprecher angeschlossen ist. Wird bei der Überwachung der Atmung die Atmung sehr schwach oder hört sie auf, dann ist der Amplituden-Mittelwert am Ausgang des Integrators sehr gering oder null und sinkt somit unter den eingestellten Amplituden-Vergleichswert ab, der am anderen Eingang des Komperators anliegt. Hierdurch wird ein Ausgangssignal am Ausgang des Komperators erzeugt, das den Frequenzgenerator ansteuert, wodurch dieser in Betrieb gesetzt wird. Das im Frequenzgenerator erzeugte Wechselstromsignal wird über den Warngeber als Alarmton abgestrahlt. Ein derartiger Sensor weist den Nachteil auf, daß ein akustischer Alarm auch dann ausgelöst wird, wenn Phasen unregelmäßiger aber ungefährlicher Rhythmusänderungen der Atmung auftreten. Eine sichere telemetrische Übertragung eines Alarms ist mit diesem System nicht möglich. Es wird zwar vorgeschlagen, daß der vom Warngeber abgestrahlte Warnton Frequenzen im Ultraschallbereich aufweisen kann, jedoch können diese akustischen Ultraschallschwingungen nicht in einwandfreier Weise zur telemetrischen Übertragung verwendet werden. Wenn beispielsweise ein Kleinkind über dem Sensor Kleidungsstücke trägt und mittels einer Decke zugedeckt ist. Die vom am Körper befestigten Sensor abgestrahlten Ultraschallwellen werden durch die über dem Sensor angebrachten Stoffschichten derart gedämpft, daß eine telemetrische Übetragung nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor zu schaffen, der eine einwandfrei wirkende, telemetrische Übertragung ermöglicht und dessen Alarmauslösung derart einstell- und fixierbar ist, daß Unregelmäßigkeiten der Frequenz der ausgelösten, mechanischen Kräfte, die nicht durch einen gefährlichen Zustand ausgelöst werden, keinen Alarm auslösen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die technische Lehre des Inhalts des Anspruchs 1 gelöst.

Mit Vorteil wird erfindungsgemäß ein Sensor verwendet, der Hertz'sehe Wellen abstrahlt. Dieser Sender wird mittels Impulsen gleicher Impulsdauer, jedoch unterschiedlicher Pulsperiodendauer vom Meßwertaufnehmer über eine Timer-Gate-Logik angesteuert. In dieser Timer-Gate-Logik steuert der elektrische Meßwertaufnehmer über einen Signalumsetzer einen ersten Timer mit retriggerbarer Periodendauer an, dessen Ausgang mit einem Eingang einen ersten Gate und über einen Inverter mit einem Eingang eines zweiten Gate verbunden ist. Die Ausgänge der beiden Gate steuern über eine ODER-Schaltung den Sender an. Ein zweiter Timer mit einer Pulsperiodendauer größer als die des ersten mit dem zweiten Eingang des ersten Gate und ein dritter Timer mit einer Pulsperiodendauer kleiner als die des ersten ist mit dem zweiten Eingang des zweiten Gate verbunden.

Mit Vorteil werden durch diese Schaltung zur Ansteuerung des Senders Impulse mit gleicher Impulsdauer, in unterschiedlicher Pulsperiodendauer derart erzeugt, daß beispielsweise bei Atmung die Pulsepriodendauer größer ist als bei Nichtatmung. Auf diese Weise wird der Sender in größeren Zeitabständen bei Atmung geschaltet und gibt zur Stromeinsparung eine kurzzeitiges "Atmungssignal"

ab. Die Pulsperiodendauer bei Atmung kann mit Vorteil auf einen medizinische bedingten Sicherheitswert eingestellt werden. Die kleinere Pulsperiodendauer bei Nichtatmung kann für die Auslösung eines Alarms insbesondere nach Überschreitung einer Sicherheitsgrenze verwendet werden. Insbesondere ist die Impulsdauer, d.h. die Zeit in der gesendet wird, mindestens eine Zehnerpotenz kleiner als die Impulsperiodendauer bei Atmung .

Es hat sich bei der Überwachung der Atmung insbesondere von Kleinkindern und Säuglingen zur Erkennung eines Atemstillstandes gezeigt, daß es nicht erforderlich ist das komplette Atemsignal zu übertragen, sondern nur eine Information ob ein Atemsignal vorhanden ist oder nicht. Dies ist mit der vorstehend beschriebenen Form des Sensors möglich. Die Erfahrung hat ferner gezeigt, daß es ausreicht den Zustand eines Atemstillstandes erst nach mehreren Sekunden zu erkennen, da ein Alarm erst nach einem Atemstillstand von mindestens zehn Sekunden ausgelöst werden soll. Es liegt im Rahmen der Erfindung, statt der vorgenannten Schaltung technisch äquivalente Schaltungen zu verwenden, die die gleiche Funktionsweise haben.

Zur Vereinfachung der Schaltung stehen die Pulsperiodendauer des zweiten und dritten Timers und ggf. die retriggerbare Periodendauer des ersten Timers in einem ganzzahligen Verhältnisses zueinander.

Mit Vorteil ist die Impulsdauer des Ansteuerungsimpulses des Senders mindestens eine Zehnerpotenz kleiner als die Pulsperiodendauer des zweiten Timers.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildungsform des Sensors wird dadurch gebildet, daß der Meßwertaufnehmer, der

Sender und die Timer-Gate-Logik in einer biegsamen Hülle angeordnet sind, die hautverträglich ist. Der elektrische Meßwertaufnehmer kann dabei als Dehnungsmeßstreifen ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es, einen piezo-elektrischen Meßwertaufnehmer einzubauen. Besonders günstige Ergebnisse werden erzielt, wenn der elektrische Meßwertaufnehmer eine entgegengesetzt gepolte Serien-Dimorph-Platte ist.

Bei dieser Ausführungsform ist ebenfalls eine Spannungsquelle in einer biegsamen Hülle angeordnet. Insbesondere ist diese Spannungsquelle als induktiv aufladbarer Akku ausgebildet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichung erläutert werden:

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines selfcontaint-Sensors,

Fig. 2 ein Blockschaltbild, des in Figur 1 dargestellten Sensors und dessen Verbindung mit einem Monitor,

Fig. 3 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Timer-Gate-Logik

Fig. 4 eine Darstellung der mit der Schaltung gemäß Figur 4 erzeugten Signale.

Der in Figur 1 darstellte Sensor bildet ein selfcontaint-System. Innerhalb einer biegsamen Hülle 5 ist außerhalb einer Abschirmung 4 ein Sender 14 angeordnet, der über eine logische Schaltung 13 mit dem Ausgang

eines elektrischen Meßwertaufnehmers 3 verbunden ist. Das vom Sender 14 abgegebene Signal wird von der innerhalb der biegsamen Umhüllung 5 angeordneten Antenne 18 abgestrahlt. Dieser Sender kann ein Hochfrequenzsender oder ein induktiv arbeitender Sender sein.

Innerhalb der Hülle 5 ist ein induktiv aufladbarer Akku 17 als Spannungsquelle angeordnet. Bei 15 ist eine Ladespule schematisch dargestellt, mittels der über den Gleichrichter 16 der Akku 17 aufgeladen werden kann.

Wie schematisch in Figur 2 dargestellt, wird das vom Sender 14 abgegebene Signal in einem Monitor von einem Empfänger aufgenommen und an eine Auswerteelektronik abgegeben, die mit einem Alarmgeber verbunden ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform einer Schaltung 13 ist in Figur 3 dargestellt.

Wie Figur 3 zeigt, ist der Meßwertaufnehmer 3 mit einem Signalumsetzer 19 verbunden, der das Meßwertgebersignal in einen Signalpuls umwandelt. Dieser Signalpuls wird einem ersten Timer 2 0 zugeführt, der eine retriggerbare Periodendauer ti aufweist, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel wie Figur 4 zeigt, 2,4 s beträgt. Bei der in Figur 3 dargestellten Schaltung ist der Ausgang des ersten Timer 20 mit einem Eingang des ersten Gate 21 und über einen Inverter 22 mit einem ersten Eingang eines zweiten Gate 23 verbunden. Die Ausgänge der beiden Gate 21 und 23 steuern über die ODER-Schaltung 24 den Sender 14 an. Es ist ein zweiter Timer 25 vorgesehen, der eine Pulsperiodendauer t2 aufweist, die größer ist als die retriggerierbare Periodendauer Tl des ersten Timers 20. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt diese Pulsperiodendauer, wie in Figur 5

dargestellt ist, 4,8 s. Der Ausgang dieses zweiten Timers 25 ist mit dem zweiten Eingang des ersten Gate 21 verbunden. Ein dritter Timer 26 weist eine Pulsperiodendauer t3 auf, die kleiner ist als die retriggerbare Periodendauer Tl des ersten Timers 20 und beim dargestellten Ausführungsbeispiel 0,8 s beträgt. Der Ausgang dieses dritten Timers 2 6 ist mit dem zweiten Eingang des zweiten Gate 23 verbunden. Diese Schaltung ermöglicht die in Figur 5 dargestellte Betriebsweise.

Bedingt durch die Atmung erzeugt der elektrische Meßwertgeber 3 Signale, die in der ersten Zeile der Figur 5 dargestellt sind. Nach einer Verstärkung werden diese Signale mittels des Signalumsetzers 19 in Rechtecksignale umgeformt, die in der zweiten Zeile der Figur 5 dargestellt sind. Diese Signale setzen den Timer 20 auf die Periodendauer ti von beispielsweise 2,4 s. Wird innerhalb dieser 2,4 s ein weiteres Triggersignal erkannt, so wird der Timer 20 erneut auf 2,4 s gesetzt. Der Ausgang des Timers 2 0 hat den Pegel "High" und dieser Ausgang öffnet das Gate 21 und sperrt über den Inverter 22 das Gate 23. In diesem Betriebszustand wird vom Timer 25 über das Gate 21 jeweils nach der Periodendauer t2, vorzugsweise 4,8 s ein Signal mit einer Impulsdauer von beispielsweise 2 ms über die ODER-Schaltung 24 dem Eingang des Senders 14 zugeführt und dieser gibt ein Atemsignal von 2 ms Dauer.

Gelangt im Fall einer Atempause innerhalb von beispielsweise 2,4 s kein Triggersignal an den ersten Timer 20, so fällt der Ausgang dieses Timers 2 0 auf den Pegel "Low" und sperrt das Gate 21. Über den Inverter 22 wird dabei das Gate 23 geöffnet. Über dieses Gate 23 können nun vom dritten Timer 2 6 erzeugte Impulse mit einer Impulsperiodendauer t3 von beispielsweise 0,8 s an die

— Q —

ODER-Schaltung 24 gelangen, so daß der Sender 14 alle 0,8 s einen Sendeimpuls erhält. Bis zum Ende des Atemstillstandes werden nun Impulse mit einer Pulsperiodendauer von 0,8 s anstatt von 4,8 s gesendet.

Auf diese Weise läßt sich eindeutig eine Atempause erkennen. Die Signale lassen sich dadurch erkennen, daß Signale am Empfänger empfangen werden, die nicht in ein vorgegebenes Zeitraster hineinpassen.

Claims

Ansprüche

1. Sensor für von tierischen oder menschlichen Körpern ausgehende mechanische Kräfte mit einem elektrischen Meßwertaufnehmer, der mit einer Schaltung verbunden ist, die in Abhängigkeit von der Frequenz der mechanischen Kräfte einen Alarm auslöst,

gekennzeichnet durch

einen Sender (14) der mittels Impulsen (27) gleicher Impulsdauer (t4), jedoch unterschiedlicher Pulsperiodendauer (t2,t3) vom Meßwertaufnehmer (3) über eine Timer-Gate-Logik (19-26) angesteuert ist, in welcher der elektrische Meßwertaufnehmer (3) über einen Signalumsetzer (19) einen ersten Timer (20) mit retriggerbarer Periodendauer (ti) ansteuert, dessen Ausgang mit einem Eingang eines ersten Gate (21) und über einen Inverter (22) mit einem Eingang eines zweiten Gate (23) verbunden ist, die Ausgänge der beiden Gate (21,23) über eine ODER-Schaltung (24) den Sender (14) ansteuren, und ein zweiter Timer (25) mit einer Pulsperiodendauer größer als die des ersten (t2 > ti) mit dem zweiten Eingang des ersten Gate (21) und ein dritter Timer (26) mit einer Pulsperiodendauer kleiner als die der ersten (t3 < ti) mit dem zweiten Eingang des zweiten Gate (23) verbunden ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsperiodendauer (t2,t3) des zweiten und dritten Timers (25,26) und gegebenenfalls die retriggerbare Periodendauer (ti) des ersten Timers in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen-

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Impulsdauer (t4) des Ansteuerungsimpulses (27) des Senders mindestens eine Zehnerpotenz kleiner ist, als die Pulsperiodendauer (t3) des dritten Timers (26).

4. Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (3), der Sender (14) und die Timer-Gate-Logik (19-26) in einer biegsamen Hülle (4) angeordnet sind.

5. Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungsquelle (17) in einer biegsamen Hülle (5) angeordnet ist.

6. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle ein induktiv (15,16) aufladbarer Akku (17) ist.