JP3068774B2 - 再プログラム可能な移植可能トランスポンダを監視するシステムおよびその校正方法 - Google Patents

再プログラム可能な移植可能トランスポンダを監視するシステムおよびその校正方法

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JP3068774B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は受動トランスポンダ
に関し、特に製造完了(および被移植体への挿入)の後
に再プログラムが可能でかつそれが埋め込まれた被移植
体の特性を監視するために利用され、とりわけ動物およ
びその特性を固定するための受動トランスポンダに関す
る。
【0002】
【従来の技術】トランスポンダおよび走査器システム
は、この技術分野で良く知られたものである。これらの
システムには、受動トランスポンダに対し信号を送受信
する質問機が含まれる。そのような利用の一例が動物に
移植されたトランスポンダである。米国特許No. 5,252,
962 は、それが埋め込まれる動物の同定に対応する識別
コードを格納することのできる一度プログラム可能なE
EPROMを説明している。また、EEPROM等を利
用するトランスポンダを再プログラムすることが知られ
ている。しかし、これらの従来技術のトランスポンダ
は、適正なプログラミングを確実にするために質問機に
情報を殆どまたは全く提供しないことから、完全に満足
なものとはいえない。したがって、動物の同定等の意図
した利用において、トランスポンダが、データが各トラ
ンスポンダにおいて適正に格納、変更または消去されて
いることを質問機に対して確実に示すことができなかっ
た。また、これまでに、それが移植される動物の体温を
測定するために設計された回路機構を有するトランスポ
ンダが存在した。米国特許No.5,252,962において説明さ
れたそのようなアナログ回路の1つは正確ではなかっ
た。
【0003】
【本発明が解決しようとする課題】したがって、従来技
術の欠点を解消し、プログラムされるために十分な電力
を受けているか否かを質問機に対して示し、被移植体動
物の体温等の環境条件を感知し、この情報を被移植体の
他の情報と共に質問機に対して送信し、かつ質問機と本
質的に同時の情報の交換を行うことのできる受動トラン
スポンダを提供することが望ましい。したがって、本発
明の目的は、改良された受動トランスポンダを提供する
ことにある。本発明のさらなる目的は、それが埋め込ま
れるオブジェクトの特徴を感知かつ送信する受動トラン
スポンダを提供することにある。本発明の別の目的は、
トランスポンダをプログラムするために充分な電力を受
けとっていることを示すための情報を質問機に供給する
ことのできる再プログラム可能な受動トランスポンダを
提供することにある。本発明のさらに別の目的は、被移
植体の温度をより正確に判定かつ通信する改良された受
動トランスポンダを提供することにある。
【0004】本発明のさらなる目的は、データをより正
確に質問機に送信するために位相変調を用いることにあ
る。本発明のさらに別の目的は、受動的設計の質問機に
よって、本質的に同時のデータの送信および受信を可能
にするためにインピーダンス変調器を利用することにあ
る。本発明の別の目的は、読み出しおよびプログラムモ
ードの両方において、異なる機能を行うために共通回路
を利用することによって回路効率を向上することにあ
る。本発明のさらに別の目的は、記憶装置からのデータ
を読み出している間に被移植体特性データを集めるトラ
ンスポンダを提供することにある。本発明の別の目的
は、信号源の周波数から導かれかつ固定されたクロック
周波数およびタイミング信号を用いることによって、回
路効率および性能を向上することにある。本発明の別の
目的は、格納された情報の送信中に被移植体特性の測定
を達成することによって、データ伝達速度を向上するこ
とにある。
【0005】本発明の別の目的は、トランスポンダが埋
め込まれる被移植体の温度特性をより正確に表示するた
めに、トランスポンダを校正する方法を提供することに
ある。本発明のさらに別の目的は、特性の正確な測定値
を提供するために、搭載される特性センサと組み合わせ
て受動トランスポンダ記憶装置を利用することにある。
本発明の別の目的は、格納されたデータの一部に対する
不注意による重ね書きを防ぐ回路機能を提供することに
ある。本発明の別の目的は、格納されたデータの選択的
な重ね書きをもたらす回路機構を提供することにある。
本発明の別の目的は、プログラムモードに入るために符
号化されたコマンドを必要とする回路機構を提供し、し
たがって間違ったプログラミングを防ぐことにある。本
発明のさらに別の目的および効果のあるものは自明であ
り、またあるものは本明細書から明らかとなる。
【0006】
【課題を解決するための手段】一般的にいって、本発明
にしたがったトランスポンダは、トランスポンダに電力
を供給する入力信号を受けるアンテナを含み、この信号
が信号源からのデータおよびコマンドも含んでおり、ま
た信号源へ出力信号を送信することもできる。また、こ
のトランスポンダは、信号源からトランスポンダによっ
て受信されたデータを格納する記憶装置も含んでおり、
トランスポンダは、トランスポンダから信号源へ情報を
出力するREADモード、または記憶装置が入力信号に
含まれる情報に応答してデータを格納するPROGRA
MMINGモードで動作する。また、このトランスポン
ダは、記憶装置にデータを格納させるのに十分な電力を
信号源から得られることを信号源に対して示すインテグ
リティ回路も含んでいる。さらに、このトランスポンダ
は、被移植体の特性を監視するモニタ回路も含んでい
る。この記憶手段は複数の記憶格納場所を含み、これら
の場所が記憶装置に格納されたデータを読み出すために
順次にアドレス指定され、アドレス指定が信号源周波数
の約数の速度で起きる。モニタ回路は、記憶装置の所定
数のアドレスをアドレス指定するのに必要な時間中にお
いて上記特性を監視する。また、このトランスポンダ
は、トランスポンダと信号源との間のほぼ同時の双方向
通信を可能にするインピーダンス変調器を含んでいる。
【0007】また、トランスポンダが埋め込まれた被移
植体についての正確な温度情報をユーザまたはプログラ
マが受けとることができるように、トランスポンダを校
正する方法が提供される。この方法は、温度が既に知ら
れている液体浴の中にトランスポンダを置き、トランス
ポンダによって出力される出力信号に基づいて液体浴の
温度を計算し、計算された温度を既知の温度と比較して
温度差を求め、トランスポンダの所定の記憶場所に計算
された温度と既知の温度との差(offsettemp値)を格納
する各段階を含んでいる。一旦被移植体に埋め込まれる
と、出力信号の一部としてトランスポンダから出力され
る温度データにトランスポンダに記憶されたoffsettemp
値を加えることによって、被移植体の正確な温度読取り
を確実にすることができるoffsettemp値とトランスポン
ダによって出力された温度データの加算合計も、ユーザ
に対して表示することができる。したがって、本発明は
いくつかの段階およびそれらの1つ以上の他のものそれ
ぞれに対する関係で成り立っており、以下で開示される
方法において例示的に示され、また本発明の範囲は請求
の範囲において示される。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明のより完全な理解のため
に、以下において図面と関連させて説明をする。まず、
その全体を100で示す移植可能な受動トランスポンダ
(「トランスポンダ」)のブロック図である図1につい
て説明する。トランスポンダ100は、例えばげっ歯類
等の実験動物の皮膚の下に置くことができる。典型的な
実施例においては、トランスポンダ100は、本願に一
体に組み込まれる米国特許No. 4,730,198 により当技術
分野において一般的に知られる誘導結合を介して、図1
4に示すように質問機1000と通信している。質問機
1000は、本願に一体に組み込まれる1990年10
月29日に出願の出願 SerialNo. 07/605,049において
開示されるような構造を備えている。選択された周波数
における信号を、単コイルアンテナ19を介して質問機
から受けとる。この周波数がトランスポンダのMAST
ERCLOCK周波数である。ここで説明する典型的な
実施例においては、MASTERCLOCK周波数は約
364Khz である。信号源の波形は、トランスポンダに
送られるデータおよび制御情報も含むことができる。
【0009】トランスポンダ100は、質問機からの充
分な電力レベルの信号がトランスポンダ100によって
受けとられるまでOFF状態のままである。手に持たれ
る装置とすることのできる質問機は、質問機とトランス
ポンダとの距離に合わせてトランスポンダへの信号レベ
ルを制御する調節可能な励振器も含むことができる。質
問機が充分な電力の信号をトランスポンダ100に送信
すると、トランスポンダはON状態にされ、質問機にデ
ータを送信するかまたは質問機からデータを受けとるこ
とができる。以下において詳細に説明するように、デー
タの受信および格納は、データの格納を可能にする十分
な電圧レベルの信号をトランスポンダ100が受信した
ことを示す信号をトランスポンダが質問機に送り返しか
つ質問機がプログラムモードに入るためのコマンドによ
って応答した後にのみ可能である。以下において説明す
るように、トランスポンダ100は、READモードに
おいて質問機にデータを送信し、PROGRAMモード
において質問機からのデータを格納する。図1の理解を
容易にするために、最初は、トランスポンダ100を、
トランスポンダ100がプログラムされた後かつユーザ
によって選択された識別コードが電気的に消去可能なプ
ログラム可能固定記憶装置25(EEPROM25)に
格納された後について説明する。
【0010】図1において、質問機と通信しかつそれか
ら電力を受けるために単アンテナ19が設けられてい
る。適切な電力レベルの信号を受けとると、トランスポ
ンダ100はONになり、読み出しモードに入り、質問
機にデータを送信する。アンテナ19からの信号は、電
力および情報検出回路21に送られる。この電力および
情報検出回路は、全波ブリッジ整流器を含んでいる。検
出器21は、トランスポンダ100のための直流電力を
供給し、PROGDATA信号がそこから設定される信
号のエンベロープを検出し、アンテナ19によって受信
された信号の半波整流部分を調整することによってMA
STERCLOCK信号を生成する。また、検出回路2
1は、トランスポンダの適正な動作のために求められる
必要な過電圧防護およびレベル基準も含んでいる。PR
OGDATA信号はモードデコーダ回路27に印加され
る。PROGDATA信号によって搬送されるデータに
よって、トランスポンダはREADモードのままでいる
か、または付属するPROGMODEおよび反転PRO
GMODE信号を出力することによってPROGRAM
モードにされる。分割器70a,70b(図2)を含む
アドレスおよびタイミングジェネレータ23は、電力お
よび情報検出回路21から364KHz のMASTERC
LOCK信号を受けとり、分割器70aおよび70bお
よび付随する論理ゲートを介していくつかのタイミング
およびアドレス信号を生じる。TRANSMITCLO
CKおよびRECEIVECLOCKが分割器70aに
おいて生じ、共にMUX70に供給され、MUX70
は、PROGMODEおよび反転PROGMODE線の
状態に基づいて、分割器70bへの入力並びにRCV/
XMITクロック線を介して他のブロックへの入力とし
てTRANSMITCLOCKまたはRECEIVEC
LOCKを選択する。MASTERCLOCK2分割お
MASTERCLOCK4分割信号も分割器70aにお
いて生じ、質問機に送り返されるデータを符号化するた
めに位相変調器15によって用いられる同相の91KHz
信号および位相はずれの(90度位相を外れた)91KH
z を生じるために用いられる。その入力がRECEIV
ECLOCKまたはTRANSMITCLOCKである
分割器70bのA0 −A3 出力は、アドレスバス28を
介してEEPROM25のバイトを順次にアドレス指定
するために用いられる。ビットアドレス信号A-1からA
-3信号も分割器70bの出力であり、各バイトの1番目
および8番目のビットおよびEEPROM25のバイト
15に格納されたデータの最初の4ビットを送信できた
が実際にはプリアンプルに置換されている時間期間を定
義する。
【0011】ユニバーサルシフトレジスタ11が描かれ
ている図1に再び戻って説明をする。シフトレジスタ1
1は、READモード中における出力のためにデータバ
ス30からデータを受けとる。アドレスおよびタイミン
グジェネレータ23は、シフトレジスタ11にPARL
OAD信号を印加する。PARLOAD信号が“H”で
あり、かつTRANSMITCLOCK信号が8ビット
シーケンスの第1ビット中において“L”から“H”に
遷移する場合、EEPROM25からの格納データまた
はバッファ9またはデータマルチプレクサ9aを介して
の(以下で説明する)温度データがデータバス30に乗
せられる。READモード中において、シフトレジスタ
11は、プリアンブルジェネレータおよびマンチェスタ
エンコーダおよびプリアンブルジェネレータ13(エン
コーダおよびプリアンブルジェネレータ13)にデータ
を順次に出力する。エンコーダおよびプリアンブルジェ
ネレータ13は、PROGDATA信号、TRANSM
ITCLOCK信号および分割TRANSMITCLO
CK信号に応答して、シフトレジスタ11から受けとっ
た直列データを符号化し、プリアンブルを生成し、プリ
アンブルおよびマンチェスタ符号化されたデータを位相
変調器15に出力する。
【0012】位相変調器15は、アドレスおよびタイミ
ングジェネレータ23からのMASTERCLOCK/
2信号およびMASTERCLOCK/4信号を用い
て、送信データ線に出現するデータを符号化するために
必要な同相信号および位相はずれ信号を生成する。この
線上のデータがマルチプレクサ(図6点線内)を介して
適切な同相または位相はずれ信号を選択するのにしたが
って位相変調器15において位相符号化が起きる。位相
変調器15は、位相符号化されたデータをインピーダン
ス変調器17に対して出力する。インピーダンス変調器
17は、アンテナ19から受けとった信号および位相変
調されてマンチェスター符号化されたデータによって決
定されるタイミング間隔においてアンテナに負荷抵抗を
選択的にかけることによって、アンテナ19の皮相イン
ピーダンスを変調する。アンテナ19にかかる変化する
負荷インピーダンスが、質問機によって受信信号として
感知されるところのものである。サーミスタ1は、温度
に応答してその抵抗が変化する。サーミスタ1によって
制御される変換器3は、出力信号TEMPREQを出力
する。温度・周波数変換器3(変換器3)からのTEM
PFREQ信号の周波数は、サーミスタ1によって感知
された温度の関数である。温度クロック−マスタクロッ
クセレクタ5は、最初の入力として、データシーケンス
ジェネレータ26からのTEMPENABLE信号、P
ROGMODE信号またはMASTERCLOCK信号
およびTEMPFREQ信号を受けとる。セレクタ5
は、これらの信号のうちどれが支持されるかバイナリカ
ウンタ7に選択する。典型的な実施例において、REA
Dモードでは、カウンタ7は、EEPROMからの最初
の14バイトが質問機に送信されている間に変換器3の
出力(TEMPFREQ)において生成されたTEMP
CLOCK信号における正方向への遷移をカウントす
る。上述したように、バッファ9およびデータマルチプ
レクサ9aは、カウンタ7の温度データをデータバス3
0に選択的に結合する。やはり上述したように、データ
バス30上の温度データは、シフトレジスタ11に並列
にロードされ、それからマンチェスターエンコーダおよ
びプリアンブルジェネレータ13へ直列に出力される。
【0013】データシーケンスジェネレータ26は、R
EADモードの送信サイクルにおいて、EEPROM2
5に格納された情報(OUTPUTENABLE信号を
介して)、プリアンブル(PREAMBLEENABL
E信号を介して)および温度(TEMPENABLE信
号を介して)をいつ質問機に送信するかを設定する。T
EMPENABLE信号は、PROGRAMモードでな
い場合に、温度クロック・マスタクロックセレクタ5を
介して温度カウンタ7への入力を制御する。また、デー
タシーケンスジェネレータ26は、(バイト16信号を
介して)バイト16を識別して、モードデコーダ27の
回路機構がトランスポンダをプログラムモードにするコ
マンドシーケンスを探すことを可能にし、EEPROM
25に格納された16番目のバイトのデータビット8が
ゼロでない場合にのみモードデコーダ27がコマンドシ
ーケンスを探すことを許可するPROGRST信号を設
定する。エンコーダおよびプリアンブルジェネレータ1
3に入力されるPREAMBLEENABLE信号は、
エンコーダ13が、トランスポンダタイミングおよびP
ROGDATA線上の電圧レベルが約3ボルトより上か
下か、すなわちトランスポンダ100をプログラムする
のに十分か否かの両方を示す非マンチェスタ符号化プリ
アンブル信号を印加することを可能にする。トランスポ
ンダ100はONであり続けるのに充分な電力を受けて
いることを条件として、それがプログラムモードになら
ない限りかつそれまではREADモードのままであり続
ける。PROGDATA線上の所定のパルスシーケンス
がトランスポンダ100をPROGRAMモードにする
が、しかし、信号電力レベルがEEPROM25をプロ
グラムするのに十分なものであることをトランスポンダ
が質問機に知らせない限りにおいては、このシーケンス
を質問機から送るべきではない。PROGDATA線
は、プログラムモードに入るコマンドが受信されたか否
かを判定するためにシーケンスを復号するモードデコー
ダ回路27に接続する。
【0014】PROGRAMモードにおいて、PROG
DATA線上に出現する質問機からのデータは、REC
EIVECLOCK信号を用いてユニバーサルシフトレ
ジスタ11内にクロッキングされ、次に並列出力を、デ
ータバス30およびEEPROM25の入出力線(d0
−d7)に出力する。ユニバーサルシフトレジスタ11
のクロック信号はRCV/XMIT線上の信号であり、
トランスポンダ100がPROGRAMモードにある場
合にMUX70(図2)によって選択される。8ビット
のデータがデータバス30に現れると、アドレスおよび
タイミングジェネレータ23は、WRITEENABL
E信号をプログラミングタイミングジェネレータ80に
出力する。プログラミングタイミングジェネレータ80
は、WRITEENABLE信号に応答して、EEPR
OM25に信号を供給してそこにおける書き込みサイク
ルのタイミングを制御する。書き込みサイクル中におい
て、EEPROM25の通信中を示す出力は、MAST
ERCLOCK入力を取り除き、したがってRECEI
VECLOCKを止め、EEPROMアドレスが変化す
るのを防ぐことによってアドレスおよびタイミングジェ
ネレータ23の分割器70を不能にする。また、書き込
みサイクル中に、やはりMASTERCLOCKおよび
TEMPFREQを受けている温度クロック−マスタク
ロックセレクタ5は、MASTERCLOCKを、EE
PROM25へのデータの書き込みのためのタイミング
関数を設定するカウンタ7への入力として選択する。各
バイトがEEPROM25に書き込まれた後に、クリー
ンアップ回路90を設けて、MASTERCLOCKお
よびEEPROM25からの通信中信号(図2)に応答
して、EEPROM25がデータの次のバイトを受けと
ることを可能にする。
【0015】READ MODE トランスポンダ100は電力を供給されると、READ
モードにデフォルトする。したがって、充分な電力を受
けるとすぐに、かつトランスポンダ100がREADモ
ードにある間に、トランスポンダ100は、トランスポ
ンダが埋め込まれた動物の体温、通常は動物に対する同
定データであるEEPROM25に格納されたデータ、
およびトランスポンダ100によって受けられた電圧レ
ベルを示しかつ質問機のためのタイミング基準を設定す
るプリアンブルの3つの全く別のタイプのデータを送信
することになる。質問機によって送信される信号がトラ
ンスポンダに十分な電力を供給しかつPROGRAMモ
ードに入るコマンドが質問機から送られてこない限りに
おいては、トランスポンダ100によるこのデータ(プ
リアンブル、温度データ、識別データ)の送信が継続的
に繰り返される。好ましい実施例においては、プリアン
ブルに温度データが続き、その後にEEPROM25に
格納された識別データが続く。温度データは、トランス
ポンダが埋め込まれた動物の体温を知らせる情報を含ん
でいる。その後、トランスポンダがプログラムモードに
されるかまたはトランスポンダによって受けとられる電
力が不十分なものとなるまで、このデータストリーム全
体が継続的に繰り返される。
【0016】再び図2において、上記のデータを質問機
に送信するトランスポンダ100の回路機構を詳細に説
明する。各種のクロック信号を設定するのは、アドレス
およびタイミングジェネレータ23の機能である。アド
レスおよびタイミングジェネレータ23は、電力および
情報検出回路21からの364KHzMASTERCL
OCK信号およびEEPROM25からのBUSY信号
を受信し、Busy信号のない場合に、MASTERC
LOCKを分割器70aに出力するORゲート240を
含んでいる。分割器70aおよび70bおよびMUX7
0は、いくつかのタイミングおよびアドレス信号を生じ
る。TRANSMITCLOCKおよびRECEIVE
CLOCK信号は分割器70Aにおいて生じ、共にMU
X70に入力され、MUX70が、TRANSMITC
LOCKまたはRECEIVECLOCKを、分割器7
0bへの入力並びにPROGMODEに応答して他のブ
ロックへの入力として選択する。MASTERCLOC
K/2およびMASTERCLOCK/4信号も分割器
70aにおいて生じ、質問機に送り返されるデータを符
号化するために第1信号位相変調器15によって第1の
91KHz信号、および90度位相はずれの第2の91
KHzを生成するために用いられる。その入力がREC
EIVECLOCKまたはTRANSMITCLOCK
であるところの分割器70bのA0 −A3 出力は、アド
レスバス28を介してEEPROM25のバイトを順次
にアドレス指定するために用いられる。
【0017】また、アドレスおよびタイミングジェネレ
ータ23は、A-1、A-3およびRCV/XMIT線上の
信号を入力として受けとり、SelectBit8信号
を生成するANDゲート246を含んでいる。ANDゲ
ート242は、PROGMODE、PROGDATAお
よびSelectBit8信号を入力として受けとり、
WRITEENABLE信号を生成する。ANDゲート
244は、A1 −A-3信号を入力として受けとり、Bi
tl信号を生成する。ANDゲート248は、反転PR
OGMODE信号およびBitl信号を受けとり、PA
RLOAD信号を生成する。このため、ビットアドレス
信号A-1乃至A-3信号および分割器70bの出力信号を
用いて、各バイトの第1および第8ビットを識別する。
適切なクロックは、PROGMODEではなく反転PR
OGMODEの状態に基づいてMUX70によって選択
される。図1において、EEPROM25は、16のア
ドレス指定可能なバイトを有することが好ましく、それ
ぞれがアドレスバス28、特に分割器70bの出力信号
および4つの高位ビットA0 −A3 を介してアドレスお
よびタイミングジェネレータ23によってアドレス指定
可能である。データシーケンスジェネレータ26によっ
て生成されるOUTPUTENABLEは、“H”にな
ってEEPROM25がそのデータを出力するのを可能
にし、“L”の場合に、バッファ9およびマルチプレク
サ9Aからのデータと矛盾しないようにEEPROM2
5の出力を三状態変化させる。好ましい実施例において
は、アドレスおよびタイミングジェネレータ23は、E
EPROM25のアドレスを順次にアドレス指定する。
READモードにおいてEEPROM25の各アドレス
がアドレス指定されると、そのアドレスに格納されてい
たデータがデータバス30上に出力され、エンコーダお
よびプリアンブルジェネレータ13へシフトされる。次
に、シフトジェネレータ11へのデータのローディング
を説明する。
【0018】MASTERCLOCKの8クロックパル
ス終了の時点で、アドレスおよびタイミングジェネレー
タ23からのRCV/XMIT信号線上に現れるTRA
NSMITCLOCKの“L”から“H”への遷移によ
って、アドレスおよびタイミングジェネレータ23から
のPARLOAD信号線上のハイレベルがユニバーサル
シフトレジスタ11内にクロッキングされるときに、バ
ス30上のデータがシフトレジスタ11に並列にローデ
ィングされる。その後、シフトレジスタ11のデータ
は、約11Khz(MASTERCLOCK/32)の
TRANSMITCLOCKレートでエンコーダおよび
プリアンブルジェネレータ13に直列に出力される。デ
ータシーケンスジェネレータ26のPREAMBLEE
NABLE信号出力は、データバイト15の最初の半分
を送信することができた場合を示し、エンコーダおよび
プリアンブルジェネレータ13に、プリアンブルの4ビ
ットを代わりに直列データストリーム内に挿入させる。
このプリアンブルは、タイミング基準を設定し、かつ受
信信号の電圧レベルを示す。次に、プリアンブルおよび
プリアンブルをデータストリームに挿入するために必要
な回路機構を説明する。
【0019】図8において、プリアンブルは実際のデー
タによって用いられるのと類似した態様で処理される
が、排他的ORゲート210(図8)は実際のデータの
ために用いられるものの半分のクロック周波数を用い、
実際にはPROGDATA線であるゲート200(図
8)の出力をサンプリングし、この線がトランスポンダ
100によって受信された信号レベルを示すことから、
質問機によって容易に検出可能である。特に、このプリ
アンブル部分は、TRANSMITCLOCKの2サイ
クルおいて1つの状態にとどまり、次に別の2クロック
サイクルにおいて反対の状態にとどまる。プリアンブル
ジェネレータおよびマンチェスタエンコーダは当技術分
野においてよく知られたものであるが、背景説明とし
て、マンチェスタエンコーダおよびプリアンブルジェネ
レータ13は、直列データを、符号化されるデータの論
理レベルによって、正または負の継続的な遷移に変換す
る。プリアンブルが“H”状態への遷移で開始されるか
“L”状態への遷移で開始されるかは、トランスポンダ
によって受けとられた信号が約3ボルトを超えるか否か
によって決まる。次に、図8をさらに参照して、プリア
ンブルの生成を詳細に説明する。エンコーダおよびプリ
アンブルジェネレータ13は、DATA(シフトレジス
タ11から)およびPROGMODE信号を入力として
受けとるORゲート212を有している。排他的ORゲ
ート216は、ORゲート212の反転出力を第1の入
力として、またRCV/XMIT線上の信号をそのもう
1つの入力として受けとり、ゲートを通過した信号をM
UX214に出力する。ANDゲート200は、PRO
GDATA信号および反転PROGMODE信号を受け
とり、排他的ORゲート210への第1の入力信号を設
定する。排他的ORゲート210は、TRANSMIT
CLOCK/2をその第2の入力として受けとり、MU
X214にプリアンブルを出力する。MUX214は、
PREAMBLEENABLE信号も受けとる。
【0020】シーケンス分割器23によって出力される
-2信号は、EEPROM25の個別のアドレスがアド
レス指定される時間期間の第1四半部分(2クロックサ
イクル)に対して“L”であり、かつ第2四半部分に対
して“H”となる信号である。また、PROGDATA
が“L”の場合、排他的ORゲート210の出力は、A
-2の2サイクルに対して“L”であり、それから、A-2
の2サイクルに対して“H”となる。反対に、質問機か
らの供給電圧が約3ボルトよりも高いときに起きるPR
OGDATAが“H”の場合、XORゲート210によ
って出力されるプリアンブルは、A-2信号の2クロック
サイクルに対して“H”であり、それから、A-2信号の
2クロックサイクルに対して“L”となる。したがっ
て、トランスポンダ100の供給電圧が約3ボルトより
低い場合、プリアンブルは“L”で始まり、“H”にな
る。トランスポンダ供給電圧が約3ボルトより高い場
合、プリアンブルは“H”で始まり、“L”になる。こ
のように、トランスポンダ100は供給電圧を質問機に
知らせ、したがって、質問機は、トランスポンダ100
における信号レベルがトランスポンダがPROGRAM
モードに入るために十分な高さのものであるか否かを判
定することができる。
【0021】ORゲート212および排他的ORゲート
216の組み合わせが、マンチェスタ符号化されたデー
タストリームを、XORゲート216の出力として生成
する。MUX214は、PREAMBLEENALBE
制御信号に応答して、マンチェスタ符号化したデータと
プリアンブルとの間で選択をする。PREAMBLEE
NABLE信号が、“L”の場合、EEPROM25か
らのデータの最初の14バイトの1つが、シフトレジス
タ11によって、すなわちXORゲート216の出力が
出力される。PREAMBLEENABLE信号が
“H”の場合、データの14バイトのすべてがシフトレ
ジスタ11から出力されており、XOR210の出力信
号であるPREAMBLESIGNALがMUX214
に入力される。次に、図4において、PREAMBLE
ENABLE信号を生成するデータシーケンスジェネレ
ータ26の回路を詳細に示す。データシーケンスジェネ
レータ26は、アドレスバス28上のアドレスおよびタ
イミングジェネレータ23からのアドレスを復号し、こ
れに応じて、適切なイネーブル信号を出力する。データ
シーケンスジェネレータ26は、アドレスおよびタイミ
ングジェネレータ23のA0 およびA-1出力をその2つ
の入力として受けとり、インバータ102への入力を生
じるORゲート101を含んでいる。すべての偶数バイ
トがアドレス指定されている場合または最後の4データ
ビットが送信されている場合に“L”となるインバータ
102の出力は、ANDゲート103への第1の出力を
もたらし、ANDゲート103は、A1 −A3 をバイト
15および16中に“H”になるその残りの入力として
受けとる。このため、ANDゲート103の出力、PR
EAMBLEENABLE信号は、15番目のバイトの
最初の半分の間だけ“H”となり、ANDゲート103
はPREAMBLEENABLE信号を生成する。した
がって、これに応答して、MUX214はプリアンブル
を出力する。
【0022】温度感知 動物の体温についての情報を生成するために、チップサ
ーミスタ1が設けられている。チップサーミスタ1は、
温度の変化に応答して抵抗を変化させる可変抵抗器であ
る。チップサーミスタ1と周波数変換器3への電圧との
組み合わせが周波数変換器に温度を生じ、その出力は、
チップサーミスタ1の抵抗、したがってトランスポンダ
が埋め込まれた動物の温度に応答する周波数(TEMP
FREQ)信号である。TEMPFREQ信号は、TE
MPENABLE信号が“H”でありかつトランスポン
ダ100がPROGRAMMINGモードにない場合
に、温度クロック・マスタクロックセレクト5に入力さ
れ、カウンタ7に出力される。温度カウンタ7は、TE
MPFREQ信号の周波数サイクルの数をカウントし
て、測定された温度を示すディジタル数を求める。デー
タシーケンスジェネレータ26によって温度クロック・
マスタクロックセレクト5に出力されるTEMPENA
BLE信号の“L”レベルに応答してのカウンタ7の不
能化を以下において説明する。カウンタ7は、EEPR
OM25の最初の14バイトのアドレス指定中において
生じるTEMPFREQ信号の振動の回数をカウントす
る。
【0023】READモードにあってかつEEPROM
25の15番目のバイトのおよび16番目のバイト前半
のアドレス指定中において、TEMPENABLE信号
は“L”であり、このことが、温度クロック・マスタク
ロックセレクト5の作用によって、TEMPFREQ信
号がカウンタ7に入力されるのを防ぐ。次に、TEMP
ENABLE信号の生成を説明する。また、基本的には
TEMPENABLE信号の反転であるEEPROM2
5のOUTPUTENABLE信号の生成も説明する。
データシーケンスジェネレータ26は、A-0およびA-1
をその入力として受けとり、したがってその出力がすべ
ての偶数バイトがアドレス指定される場合の時間の後半
において“L”となるNANDゲート104(図4)を
含んでいる。ANDゲート105は、A1 −A3 をその
入力として受けとり、ANDゲート107への第1の入
力となるその出力がバイト15および16中において
“H”になる。NANDゲート104の出力はANDゲ
ート107にも入力され、したがってANDゲート10
7の出力がバイト15の時間間隔およびバイト16によ
って定義される時間間隔の前半において“H”となる。
ANDゲート107の出力はORゲート41の入力とな
り、その他方の入力はPROGMODE信号である。O
UTPUTENABLEであるORゲート41の出力
は、ANDゲート107の出力に従ったものか、あるい
はPROGMODEモードにおいて“H”に保持される
ものである。このOUTPUTENABLE信号は、P
ROGMODE中においてはデータをEEPROM25
に格納させるために“H”でなければならず、EEPR
OMのデータが読み出されているとき、格納されたデー
タの最初の14バイトを読み出している間およびバイト
16のビット8を検査して論理“0”がそこに格納され
ているか否かを判定する場合のバイト16中において
“L”でなければならない。
【0024】ORゲート41の出力が反転PROGMO
DE信号と共にNANDゲート42への入力となり、こ
のNANDゲートの出力がTEMPENABLE信号で
ある。したがって、TEMPENABLE信号は、バイ
ト15の全体およびバイト16の前半の間“L”であ
り、バイト16の後半によって定められる時間間隔の間
“H”である。次に、温度周波数マスタクロックセレク
タ5の回路を詳細に示す図3について説明する。NAN
Dゲート42は反転PROGMODEとORゲート41
の出力とを受けとり、TEMPENABLE信号をNA
NDゲート43への第1の入力として供給する。NAN
Dゲート43もTEMPFREQ信号を受けとり、NA
NDゲート44へ信号を出力する。NANDゲート44
も反転PROGMODE信号を受けとり、NANDゲー
ト46へ信号を出力する。NANDゲート45は、MA
STERCLOCKおよびPROGMODEを受けと
り、TEMPFREQを出力するNANDゲート46へ
対して信号を出力する。14バイトのデータが送信され
た後、バイト15の全体およびバイト16の前半の間
“L”であるNANDゲート42の出力(TEMPEN
ABLE)は、TEMPFREQ信号がカウンタ7に入
力されるのを不能にする。したがって、TEMPFRE
Q信号がNANDゲート44の入力に出現することはな
くなり、TEMPCLOCK信号の遷移のカウントも行
われなくなる。カウンタ7の出力はデータバス30に乗
せられ、そして以下に述べるように出力される。
【0025】バッファ9はトライステートバッファであ
り、マルチプレクサ9aは、三状態出力を有する4ビッ
ト2入力マルチプレクサである。EEPROM25の1
5番目のバイトがアドレス指定される期間の後半におい
て、TEMPCOUNTER7の最上位4ビットをマル
チプレクサ9によってデータバス30に乗せ、そしてP
ARLOAD信号およびTRANSMITCLOCKの
作用によってシフトレジスタ11にローディングする。
EEPROM25の16番目のバイトがアドレス指定さ
れるべき期間において、TEMPCOUNTER7の中
央4ビットをバッファ9によってデータバス30に乗
せ、TEMPCOUNTER7の下位ビットを、マルチ
プレクサ9aによってデータバス30に乗せる。データ
バス30に乗ったTEMPCOUNTERの下位8ビッ
トは、PARLOAD信号およびTRANSMITCL
OCKによってシフトレジスタ11にロードされる。デ
ータバス30上のデータは、各バイトの開始においてシ
フトレジスタ11にロードされる。そして、温度データ
は、エンコーダおよびプリアンブルジェネレータ13
へ、シフトレジスタ11から送信クロック周波数で直列
でシフトされる。バイト16のデータがユニバーサルシ
フトレジスタ11にラッチされた後、温度カウンタ7が
プログラミングタイミングジェネレータ80によって出
力されるTEMPRST信号によって“0”にリセット
され、次のサイクルの開始において再びカウントを始め
る準備ができる。また、典型的な実施例においては、ア
ンテナ19からの質問機信号が最初にトランスポンダ1
00に電力を供給するごとにリセットをするPOWER
ONリセット信号に応答して、温度カウンタ7をリセッ
トさせることもできる。
【0026】マンチェスタエンコーダおよびプリアンブ
ルジェネレータ13の出力(EEPROMデータ、非マ
ンチェスタ符号化されたプリアンブルおよび温度データ
を含むデータストリーム)は、アドレスおよびタイミン
グジェネレータ23のMUX70によって選択された1
1KHz (TRANSMITCLOCK)のクロック周
波数において、位相変調器15に入力される。次に、位
相変調器15の回路図が示される図6について説明す
る。アドレスおよびタイミングジェネレータ23から出
力されるMASTERCLOCK/2およびMASTE
RCLOCK/4信号は、位相変調器15に入力され
る。移相器51はMASTERCLOCK/2信号を受
けとり、アドレスおよびタイミングジェネレータ23か
ら出力されるMASTERCLOCK/4(同相PHA
SECLOCK)から90°位相がずれた91KHz の
位相はずれPHASECLOCKをその出力として供給
する。移相されない91KHz のPHASECLOCK
信号は、NANDゲート52に直接に入力される。NA
NDゲート52への第2の入力は、エンコーダおよびプ
リアンブルジェネレータ13からの出力信号を反転する
インバータ(NOT記号)の出力である。第2のNAN
Dゲート53は、位相はずれの91KHz 信号、PHA
SECLOCK信号およびエンコーダ13の出力を受け
とる。NANDゲート54はNANDゲート52、53
両方の出力を受けとり、したがって、位相変調器15
は、エンコーダおよびプリアンブルジェネレータ13か
らの信号に応答して同相91KHz 信号または位相はず
れ91KHz 信号を出力し、インピーダンス変調器17
に出力を提供する。
【0027】インピーダンス変調器17は位相変調器1
5から出力信号を受けとる。インピーダンス変調器17
は、質問機によって受けとられている364KHz クロ
ック信号の適正な受信に影響を与え得るアンテナ19上
の過変調を防いでいる。インピーダンス変調器17は、
コイルにかかる電圧が高すぎる場合にインピーダンス変
調が起きるのを防いでいる。インピーダンス変調器17
は、MASTERCLOCK信号に対する妨害が一番小
さい期間においてのみ総合コイルおよび負荷抵抗インピ
ーダンスに影響を与え、したがって、364KHz のM
ASTERCLOCK信号を中断することなしに大きな
91KHz の返送信号が生成される。インピーダンス変
調器17が詳細に示される図7について説明をする。イ
ンピーダンス変調器17は、MOSFETトランジスタ
63と、抵抗器64と、ANDゲート61に第1の入力
を供給するシュミットトリガ62とを含んでいる。位相
変調器15の出力は、ANDゲート61への第2入力を
設定する。ANDゲートの“H”レベル出力はMOSF
ET63をオンにする。MOSFET63がONにされ
ると、アンテナ19を形成しているコイルの一方側が抵
抗器64を介して接地し、したがってアンテナ19に負
荷を加える。MOSFET63がOFFにされると、抵
抗器64はコイルに負荷を加えない。負荷抵抗64をア
ンテナ回路の内と外とに切り替えることで、アンテナ1
9の皮相インピダンスが変調される。このアンテナのイ
ンピーダンスの変化は、質問機において、91KHz の
受信信号搬送周波数として感知される。質問機は、搬送
周波数の位相変化を感知することによって、位相符号化
されたデータを検出する。これらの位相遷移は質問機に
よって感知され、プリアンブルの遷移に対して次の位相
遷移がいつ起きたかによって、データが“1”であるか
“0”であるかを質問機に示す。
【0028】インピーダンス変調器17は、位相変調器
15の出力が“H”でありかつアンテナ19における瞬
時電圧がインバータ62の入力ハイレベルしきい値より
低い場合に、負荷を回路上に切り替える。アンテナ19
における電圧が高すぎるかまたは位相変調器15が
“L”になる場合、この負荷はアンテナから切り離され
る。 プログラミングモード トランスポンダ100の動作の第2のモードはPROG
RAMモードである。トランスポンダ100はデフォル
トによってREADモードであるから、PROGRAM
モードに入るためには、質問機はPROGDATA線上
の電圧レベルが約3ボルトを超えたことを感知し、それ
から、PROGDATA信号の電圧レベルが約3ボルト
のしきい電圧を介して遷移するように3個のパルスを送
信しなければならない。このことを、“ウィンドウ・オ
ブ・オポチュニティー”ということができる。ここで説
明される好ましい実施例のおいては、電圧レベルは、質
問機の信号レベル出力および質問機からの距離の関数で
あり、“ウィンドウ・オブ・オポチュニティー”は、ト
ランスポンダ100が(温度に対応する)16番目のバ
イトのデータを送信しているときの時間間隔である。P
ROGDATA線上の実電圧の状態は、プリアンブルの
中央における“L”から“H”へのまたは“H”から
“L”への遷移によって質問機に知らされる。プリアン
ブルの論理レベルは、排他的ORゲート210(図8)
の出力レベルにおいて現れる。このプリアンブルが15
番目のバイトの前半中においてデータストリームに挿入
され、この実施例におけるプリアンブルタイミングがこ
の実施例におけるマンチェスタ符号化タイミングから外
れることから、質問機は、トランスポンダとのタイミン
グを設定することができる。
【0029】トランスポンダ100をプログラムモード
にするためにトランスポンダタイミングサイクルの所定
の遷移点において意図的な信号を用いることで、PRO
GDATA線上のノイズがトランスポンダ100をPR
OGRAMモードにすることを防ぐのを助けている。ト
ランスポンダ100のPROGDATA出力信号におけ
る電圧レベルが少なくとも約3ボルトでない場合、プリ
アンブルの中央における遷移の方向によって示されるよ
うに、質問機のオペレータは、質問機の信号出力レベル
を増大しなければならないかまたは質問機をトランスポ
ンダにより近付けなければならないこと認識する。次
に、モードデコーダ27をより詳細に説明する図5につ
いて説明する。トランスポンダが十分な電力を受けてい
るものと仮定して、EEPROM25のバイト16がア
ドレス指定されている時間中に3パルスを受信し、バイ
ト16のビット8が論理的“L”(バイナリ“0”)で
ない場合、プログラミングモードへのエントリが起き
る。プログラミングモードは、FLIPFLOP124
の出力における“H”レベルによって示される。FLI
PFLOP124の出力において“H”レベルが現れる
か否かは、タイミング間隔の終了においてバイト16が
アドレス指定されるときのANDGATE123の出力
によって決定される。トランスポンダは、電力がそこか
ら取り除かれるまでPROGRAMモードであり続け
る。
【0030】アドレスおよびタイミングジェネレータ2
3からのSelectBit8信号は、インバータ13
0を介してORゲート109に入力される。ORゲート
109へのもう1つの入力は、EEPROM25の最上
位ビットの出力を受けとり、したがって、ORゲート1
09の出力は、ビット8が(SelectBit8信号
によって)アドレス指定されている時間の間においてデ
ータビット8が“L”の場合にのみ“L”となり得る。
ANDゲート108はORゲート109からおよびAN
Dゲート106から信号を受けとり、EEPROM25
の16番目のバイトがアドレス指定されていることを示
し、EEPROM25のバイト16のデータビット8が
“L”の場合にフリップフロップ122をクリアするた
めに“L”レベルPROGRST信号を出力するか、ま
たはバイト16の時間間隔を通じてPROGRST信号
を“H”のままにさせる。PROGRST線がバイト1
6がアドレス指定されている時間の間にのみ起き得る
“H”であると仮定して、PROGDATA線上の入力
論理パルスは、フリップフロップ121のQ出力上に論
理“1”をクロックする。PROGDATA線上の第1
のパルスによって、ANDゲート123の1入力が
“H”になる。PROGDATA線上の第2のパルスに
よって、フリップフロップ121の反転Q出力が“H”
になり、フリップフロップ122の反転Q出力に論理
“1”をラッチさせる。したがって、ANDゲート12
3の第2入力が“H”になるのに対し、ANDゲート1
23の第1入力は“L”になる。PROGDATA線上
の第3のパルスによって、フリップフロップ121がも
う一度トグルし、フリップフロップ121のQ出力が論
理“1”になる。フリップフロップ121のQ出力が
“H”になることから、フリップフロップ122はトグ
ルせず、ANDゲート123の第2入力が“H”にとど
まるのに対し、ANDゲート123の第1入力も“H”
になり、ANDゲート123の出力上で論理を“H”に
し、これが3個のパスルが起きたことを示す。
【0031】ANDゲート123の出力は、PROGR
STが16番目のバイトの終了に先だってフリップフロ
ップをリセットしないことを条件として、論理“1”に
とどまる。次に、フリップフロップ124のクロッキン
グが起きる方法を説明する。NANDゲート125(図
5)は、16番目のバイトがアドレス指定されているこ
とを示す“H”レベルに加えて、トランスポンダがRE
ADモードにあることから論理“H”である反転PRO
GMODE信号を受けとる。したがって、16番目のバ
イトの終了において、NANDゲート125は状態を
“L”から“H”に変え、このため、ANDゲート12
3の出力の状態をフリップフロップ124の中にクロッ
キングする。したがって、バイト16中の3パルスを受
信しなかったためまたはバイト16のビット8において
“0”が存在したためにANDゲート125の出力が
“L”の場合、モードデコーダ27はトランスポンダを
READモードに維持し、ANDゲート125の出力が
“H”の場合は、モードデコーダ27が、トランスポン
ダをPROGRAMMINGモードにする。しかし、E
EPROM25の16番目のバイトのビット8において
論理“L”が格納されている場合、ANDゲート108
の出力は、16番目のバイトのビット8が送信されるべ
き時間中において“L”のままであり、このことがフリ
ップフロップ121および122をクリアすることにな
り、ANDゲート123の出力を“L”にする。ゲート
123からの“L”信号はバイト16の終了においてフ
リップフロップ124に印加され、したがって、トラン
スポンダがPROGRAMMINGモードに入るのを防
ぐ。
【0032】バイト16をデータシーケンスジェネレー
タ26によって識別する方法を次に説明する。15番目
および16番目のバイト中に、アドレス線A1 −A3
すべて“L”であり、ANDゲート105の出力は
“H”となり、ANDゲート106(図4)に入力され
る。ANDゲート106へのもう1つの入力はA0 であ
るから、ANDゲート106の出力は、バイト16のア
ドレス指定時間中にのみ“H”となる。PROGMOD
Eにおいて、シーケンス分割器23からのRECEIV
ECLOCKを用いてデータをレジスタ11にクロッキ
ングし、温度周波数・マスタクロックセレクタ5は、M
ASTERCLOCKを温度カウンタ5へのクロック入
力として選択する。PROGRAMモード中において、
質問機は、受信した信号の振幅を変化することによって
PROGDATA上にデータを出現させ、これが、トラ
ンスポンダの電源電圧を約3ボルトの上または下に動か
す。また、上述したように、一旦PROGRAMモード
が開始されると、シフトレジスタ11は、受信クロック
によって定められる温度でデータにおけるシフトを開始
する。質問機はトランスポンダの受信クロックを受けて
いることから、質問機が、データの各ビットをいつ送る
かを決定する。特に、これは、EXCLUSIVEOR
ゲート216へのクロック入力となる。質問機は、デー
タの第1のビットを、最上位のビットを最初に送りだ
し、そして、次のビットを送る前にRECEIVECL
OCKの正の遷移を待つ。正の遷移を受けると、質問機
は次のビットを送り、このプロセスが、データの最初の
バイトが送られるまで継続する。
【0033】8ビットのデータのすべてがユニバーサル
シフトレジスタ11の中にシフトされかつデータバスに
乗せられると、(9番目のビットとなるはずの)論理
“H”または“L”が質問機から送られて、その前の8
ビットを格納すべきか否かを示す。前の8ビットを格納
することが望ましい場合は、論理“1”が送られ、ま
た、特定のアドレスバイトがプログラムまたは再プログ
ラムされることが望ましくない場合は、質問機は論理
“0”を送信する。“H”が質問機から送られて前の8
ビットを格納することが望ましいことを示した場合、ア
ドレスおよびタイミングジェネレータ23はWRITE
ENABLE信号をプログラミングタイミングジェネレ
ータ80に出力し、したがって書き込みサイクルを開始
する。ライトイネーブル信号の生成は、以下のように説
明される。アドレスおよびタイミングジェネレータ23
のANDゲート246は、アドレス線A1 −A-3および
RECEIVECLOCKを感知することによって、ビ
ット8の後半がいつ受信されているかを判定する。AN
Dゲート246の出力は、PROGDATAおよびPR
OGMODE信号もその入力とするANDゲート242
に入力される。したがって、すべての入力が“H”の場
合、WRITEENABLEが生成される。
【0034】“H”になるWRITEENABLEは、
カウンタ7のQ7およびQ12出力との関連でMAST
ERCLOCKおよびカウンタ7によって設定されるE
EPROM25の書き込みサイクルのためのタイミング
で書き込みサイクルタイミングシーケンスを開始する。
Q7およびQ12上の論理レベルは、プログラムおよび
タイミングジェネレータ80内において感知されて、M
ASTERクロックの遷移が特定の回数カウントされし
たがって特定の時間間隔が経過したときを判定する。温
度クロック・マスタクロックセレクタ5は、MASTE
RCLOCKまたはTEMPFREQを出力として選択
するマルチプレクサとして動作する。PROGMODE
線上の“H”信号に応答して、NANDゲート46の出
力はMASTERCLOCKである。WRITEENA
BLEが“H”になると、5.63msの間プログラミン
グタイミングジェネレータ80のEHV1出力が“H”
になり、プログラミングタイミングジェネレータ80の
EHV2出力が“L”になることで書き込みサイクルが
開始される。(図1) EHV1信号が“H”になる
と、EEPROM25は書き込みサイクルを開始し、B
USY信号線上に“H”を出力し、(アドレスおよびタ
イミングジェネレータ23の)ORゲート240の出力
を“H”に保持し、アドレスおよびタイミングジェネレ
ータ23の分割器70aに入力されるMASTERCL
OCK信号を不能にする。MASTERCLOCKは不
能にされ、したがって、EEPROM25のアドレス指
定されたバイトは書き込みサイクル中において変化せ
ず、質問機に送り返されているRECEIVECLOC
Kも状態が変化しない。次の176μsにおいて、EH
V1およびEHV2は共に“L”になる。そして次の5.
63msの間、EHV2は“H”になり、EHV1は
“L”になる。EHV1が“H”のとき、EEPROM
25は、MASTERCLOCK信号が不能とされた時
点においてアドレス指定されていたバイトのデータを消
去している。この書き込みサイクルは、364KHz の
マスタクロック信号に基づいて11.43msとなる。
【0035】MASTERCLOCKがアドレスおよび
タイミングジェネレータ23から不能にされたことか
ら、データがEEPROM25に書き込まれている間、
アドレスおよびタイミングジェネレータ23によって送
信されるタイミング信号は存在しない。したがって、R
ECEIVECLOCKは、トランスポンダ100によ
って送信されていない。したがって、RECEIVEC
LOCK信号が質問機によって検出されることはなく、
質問機は、書き込みサイクルが行われていることを判定
できる。質問機をプログラミングしている人がその単一
のバイトにのみ書き込みをしたい場合、質問機は、それ
が受信クロックを再び検出し、書き込みサイクルが完了
したことを示すまで待ち、そしてトランスポンダの電力
を低下させてトランスポンダ100をPROGRAMモ
ードから出さなければならない。そして、トランスポン
ダ100は再電力供給に際してデフォルトによってRE
ADモードに入るから、トランスポンダ100に再び電
力を供給して変化を確認することができる。トランスポ
ンダ100をプログラミングしている人が次のバイトに
データを書き込みたい場合、質問機はRECEIVEC
LOCKをデータの次のバイトを送信するための信号と
して用い、そして論理“1”をデータの後に送り、トラ
ンスポンダ100が次の書き込みサイクルを終了するの
を待つ。EEPROM25のどのアドレスもこのように
して書き込むことができる。バイト15および16は、
これらのアドレスの記憶場所におけるデータがそうでな
ければ送信されるはずの時間中にプリアンブルおよび温
度が送信されることから絶対に出力されることはない
が、プログラミングのためにアクセスすることができ
る。前述したように、バイト16の最上位ビットにゼロ
を書き込むことによって、EEPROM25内のデータ
を接続的なものにすることができる。
【0036】EEPROM25は、そこにデータがプロ
グラムされた後に、EEPROM25が次の書き込みサ
イクルに対する準備ができるように、CLEANUPパ
ルスを必要とする。CLEANUP回路90は、EEP
ROM25のBUSYSIGNALおよびMASTER
CLOCK/8信号の両方に応答して、クリーンアップ
パルスを出力する(図1、図2)。さらに、BUSY信
号が“L”にされた場合、MASTERCLOCKがア
ドレスおよびタイミングジェネレータ23へ通過するこ
とができ、EEPROM25の次のアドレス記憶場所が
アドレス指定される。ユーザまたはプログラマがトラン
スポンダが埋め込まれた被移植体についての正確な温度
情報を受けとることができるように各トランスポンダを
校正する方法を以下に提示する。例えば、個別のトラン
スポンダの電気的構成要素の許容差が、そのトランスポ
ンダによる不正確な温度の読みを結果として引き起し得
ることが判っている。例えば、TEMPFREQ信号が
正確に校正されないかもしれないし、温度カウンタがT
EMPFREQ信号の周波数サイクルの数を正確にカウ
ントできないかもしれないし、あるいは実際の構成要素
の許容差における受け入れることのできるばらつきが、
トランスポンダのユーザにとって受入れ難い程度のトラ
ンスポンダによる温度判定におけるばらつきを結果とし
て引き起こすかもしれない。
【0037】したがって、被移植体の温度特性がユーザ
またはプログラマに対して正確に示されることを確実に
するために、個別のトランスポンダの温度出力における
すべてのオフセットを考慮して校正操作を行なわなけれ
ばならない。したがって、トランスポンダ100の被移
植体への移植に先だって、トランスポンダ100を、好
ましくは水のコントロールされた液体浴に入れる。プロ
グラマはこの液体浴の正確な温度を知っている。上述し
たように、トランスポンダ100は、トランスポンダ1
00が浸された浴の温度の特性のデータを表す信号を出
力する。次に、プログラマは、液体浴の既知の温度を、
トランスポンダ100によって設定された出力信号に基
づいて質問機1000によって示された温度と比較す
る。液体浴の既知の温度と質問機1000によって示さ
れた温度との差を、offsettemp値として認める。
このoffsettemp値はゼロより大きいか、ゼロより
も小さいかまたはゼロに等しい。次に、プログラマは、
質問機1000に、そのトランスポンダに対して決めら
れたこのoffsettemp値を、先の各セクションで開
示したように、そのトランスポンダのEEPROM25
の所定の記憶場所に書き込ませる。このようにして、各
個別のトランスポンダに固有の個別offsettemp
を、そのトランスポンダが再び校正されるとき等までそ
のトランスポンダの記憶装置の中にとどめることができ
る。例えば、液体浴の既知の温度が70°Fであり、出
力信号に含まれた温度データは温度が68°Fであるこ
とを示す場合、“2”のoffsettemp値を所定の記
憶場所に格納する。液体浴の既知の温度が70°Fであ
りかつ温度データは温度が72°Fであることを示す場
合、“−2”のoffset temp値を所定の記憶場所に
格納する。
【0038】そして、適用に際して、また先行の各セク
ションで開示したように、トランスポンダ100を被移
植体に埋め込むことができる。トランスポンダ100
は、やはり上述したように、温度データを含む出力信号
を質問機1000に対して出力する。また、質問機10
00は、EEPROM25の所定の記憶場所に格納され
たoffsettemp値を含むトランスポンダの記憶の内
容も受信する。次に、質問機は、出力信号に対応する温
度を測定温度として定め、算術演算を行い、トランスポ
ンダ100の測定温度データにoffsettemp値を加
えて、実際の温度を生じる。そして、この加算の合計を
質問機1000によって表示して、トランスポンダ10
0が埋め込まれた被移植体のより精確で正しい温度を提
供する。あるいは、校正動作中においてトランスポンダ
100が液体浴の正確な温度を出力している場合は、所
定の記憶場所がゼロのデフォルト値を有することがあ
る。ゼロのデフォルト値があらかじめそこに格納されて
いることから、プログラマが、所定の記憶場所にゼロの
値を書き込むために質問機1000をプログラムする必
要はない。したがって、各個別のトランスポンダを校正
するためのこの代替構成および方法は、各トランスポン
ダを校正するためにかかる時間を低減することができ
る。
【0039】上記の説明は単なる例示として温度の校正
に役立てるものである。制御環境から定められたプログ
ラムされたオフセットを用いて、例えば圧力、 pH等の
他の特性を校正するために役立てることができる。トラ
ンスポンダに“搭載”のオフセットを格納することによ
って、校正はトランスポンダにしたがったものとなり、
これによって質問機の構造を簡単にし、それ自体は、単
に、トランスポンダ出力信号から得られる温度に格納さ
れたオフセット値を加える機能を普遍的に行う。次に、
本発明にしたがって構成されたトランスポンダ100が
示される図9−図12について説明する。トランスポン
ダ100は基板700を含んでいる。チップサーミスタ
1が基板700に実装されている。EEPROM25お
よびマンチェスタエンコーダおよびプリアンブルジェネ
レータ13を含む各構造のそれぞれを収容するチップ7
10が、やはり基板700上に支持されている。キャパ
シタ711および712も基板上に実装されている。こ
れらのキャパシタは、必要とされるキャパシタンスが大
きすぎることから、チップには含まれていない。キャパ
シタ712はコイル731を364KHz に同調するた
めに用いられ、キャパシタ711はオンチップ全波ブリ
ッジ整流器の出力をろ波するために用いられる。チップ
710、チップサーミスタ1、キャパシタ711および
キャパシタ712は、基板700上に付着させたトレー
ス727を接続することによって互いに電気的に結合さ
せられる。アンテナ19をフェライトロッド721の周
囲に形成する。アンテナ19はフェライトロッド721
の回りをコイル731で包むことによって形成される。
コイル731は、ボンディングパッド724を介してチ
ップ710およびキャパシタ712に結合する。
【0040】典型的な実施例においては、トランスポン
ダ100をガラスカプセル750の中に閉じ込める。こ
のカプセルは、0.600インチより大きくなく、0.06
8および0.072インチの間の内径および.082およ
び.086インチの間の外径を有している。このガラス
カプセルは、保護エポキシ樹脂でコーティングするか、
全体を保護エポキシに代えるかまたは動物内での移動を
防ぐために処理をすることができる。さらに、直接の
熱、炎またはレーザーを用いてガラスチューブをシール
することができる。
【0041】
【発明の効果】ここで開示されるように構成されかつ配
列される受動トランスポンダは、今まで得ることのでき
なかった多数の効果をもたらすものである。入ってくる
信号の電圧レベルに応答してプリアンブルを変化するト
ランスポンダを設定することによって、トランスポンダ
は、プログラムされるために十分な電力を受けているか
否かを質問機に対して示すことができる。記憶アドレス
のアドレス指定を監視し、かつ特定の記憶がアドレス指
定される間の時間を利用することによって、トランスポ
ンダの特性の監視をより正確かつ効率的に行うことがで
きる。アンテナコイルに結合するインピーダンス変調器
を設定することによって、信号源とほぼ同時に情報を交
換することが可能である。したがって、上で明示した課
題を、先行する説明から明らかとなるものと合わせて効
率的に達成するものであり、本発明の本旨および範囲を
逸脱することなしに上述の方法を実施する際に一定の変
更をなし得ることから、上の説明に含まれまたは添付の
図面に示されるすべての内容は例示のためのものであり
限定を加えるものではないと解釈されるべきである。
【0042】また、以下の請求の範囲は、ここで説明し
た本発明の包括的および特定の要素のすべて、および言
語的にその間に該当するといえるかもしれない本発明の
範囲のすべての所説を含むことを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい実施例にしたがって構成され
た受動トランスポンダのブロック回路図である。
【図2】本発明にしたがって構成されたアドレスおよび
タイミングジェネレータのブロック回路図である。
【図3】本発明にしたがって構成された温度クロック・
マスタクロックセレクタの回路図である。
【図4】本発明にしたがって構成されたデータシーケン
スジェネレータの回路図である。
【図5】本発明にしたがって構成されたモードデコーダ
の回路図である。
【図6】本発明にしたがって構成された位相変調器の回
路図である。
【図7】本発明にしたがって構成されたインピーダンス
変調器の回路図である。
【図8】本発明にしたがったマンチェスタエンコーダお
よびプリアンブルジェネレータの回路図である。
【図9】本発明にしたがって構成された受動トランスポ
ンダの側面図である。
【図10】本発明にしたがって構成された受動トランス
ポンダの上面図である。
【図11】本発明にしたがって構成された受動トランス
ポンダの底面図である。
【図12】図11の線12−12にそった断面図であ
る。
【図13】図11の線13−13にそった断面図であ
る。
【図14】本発明にしたがった質問機および受動トラン
スポンダのブロック回路図である。
【符号の説明】
1 サーミスタ 3 変換器 5 温度クロック・マスタクロックセレクタ 7 温度カウンタ 9 バッファ 9a マルチプレクサ 11 ユニバーサルシフトレジスタ 13 マンチェスタエンコーダおよびプリアンブルジェ
ネレータ 15 位相変調器 17 インピーダンス変調器 19 アンテナ 21 電力および情報検出器 23 アドレスおよびタイミングジェネレータ 25 EEPROM記憶装置 26 データシーケンスジェネレータ 27 モードデコーダ 28 アドレスバス 30 データバス 80 プログラミングタイミングジェネレータ 90 クリーンアップ 700 基板 710 チップ 711 キャパシタ 712 キャパシタ 721 フェライトロッド 724 ボンディングパッド 727 トレース 731 コイル 750 ガラスカプセル 100 トランスポンダ 1000 質問機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディヴィッド エルウッド アメリカ合衆国 コロラド州 80226 レイクウッド ウェスト ケンタッキー ドライヴ 7265ビー (56)参考文献 特開 平5−284061(JP,A) 特開 昭62−169292(JP,A) 特開 平1−232756(JP,A) 特開 平6−276877(JP,A) 特開 平6−244758(JP,A) 特開 平6−327369(JP,A) 特開 平6−36087(JP,A) 実開 平6−82587(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 1/59 G01S 13/75 - 13/79 H04Q 9/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受動トランスポンダにおいて、信号源か
    らデータを含む入力信号を受信しかつ前記信号源に対し
    て出力信号を送信するアンテナ手段と、 前記トランスポンダによって受信された前記信号源から
    の前記データを格納する記憶手段であって、前記トチン
    スポンダは前記データを前記出力信号として前記信号源
    に出力する読取りモードおよび前記記憶手段が前記入力
    信号に応答して前記データを格納するプログラミングモ
    ードのうちの1つとなる前記記憶手段と、 被移植体の特性の監視する監視手段であって、前記監視
    手段は前記記憶手段に結合し、前記記憶手段は複数の記
    憶アドレスを含み、前記複数のアドレスのそれぞれが前
    記入力信号に応答して順次にアドレス指定され、前記監
    視手段は前記記憶手段の所定数の前記アドレスをアドレ
    ス指定するために必要な時間の期間において前記特性を
    監視しかつ特性の測定値を生じ、前記出力信号は前記特
    性の測定値を含む前記監視手段と、 を備えることを特徴とする前記受動トランスポンダ。
  2. 【請求項2】 受動トランスポンダにおいて、 信号源からデータを含む入力信号を受信しかつ前記信号
    源に対して出力信号を送信するアンテナ手段と、 前記トランスポンダによって受信された前記信号源から
    の前記データを格納する記憶手段であって、前記トラン
    スポンダは前記データを前記出力信号として前記信号源
    に出力する読取りモードおよび前記記憶手段が前記入力
    信号に応答して前記データを格納するプログラミングモ
    ードのうちの1つとなる前記記憶手段と、 インピーダンスを変化することによって形成された搬送
    信号を前記アンテナ手段が出力することを可能にし、前
    記出力信号に応答して前記アンテナ手段に負荷を加えて
    前記入力信号との干渉を低減することによって、前記ア
    ンテナ手段がほぼ同時に前記出力信号を出力しかつ前記
    入力信号を受信し、前記インピーダンスが入力信号に応
    答して変調されるインピーダンス変調手段と、 を備えることを特徴とする前記受動トランスポンダ。
  3. 【請求項3】 被移植体の特性を監視するシステムにお
    いて、 トランスポンダと、 データを含む出力信号を前記トランスポンダへ送信しか
    つ前記トランスポンダから入力信号を受信する質問機
    と、 を備え、前記トランスポンダは、前記質問機から前記デ
    ータを含む前記出力信号を受信しかつ前記質問機に対し
    て前記入力信号を送信するアンテナ手段と、前記トラン
    スポンダによって受信された前記質問機からの前記デー
    タを格納する記憶手段であって、前記トランスポンダは
    前記データを前記入力信号として前記質問機に出力する
    読取りモードおよび前記記憶手段が前記出力信号に応答
    して前記データを格納するプログラミングモードのうち
    の1つとなる前記記憶手段と、被移植体の特性を監視す
    る監視手段であって、前記監視手段は前記記憶手段に結
    合し、前記記憶手段は複数の記憶アドレスを含み、前記
    複数のアドレスのそれぞれが前記出力信号に応答して順
    次にアドレス指定され、前記監視手段は前記記憶手段の
    所定数の前記アドレスをアドレス指定するために必要な
    時間の期間において前記特性を監視しかつ特性の測定値
    を生じ、前記入力信号は前記特性の測定値を含む前記監
    視手段とを含むことを特徴とする前記システム。
  4. 【請求項4】 再プログラム可能なトランスポンダを監
    視するシステムにおいて、 トランスポンダと、 データを含む出力信号を前記トランスポンダへ送信しか
    つ前記トランスポンダから入力信号を受信する質問機
    と、 を備え、前記トランスポンダは、前記質問機から前記デ
    ータを含む前記出力信号を受信しかつ前記質問機に対し
    て前記入力信号を送信するアンテナ手段と、前記トラン
    スポンダによって受信された前記質問機からの前記デー
    タを格納する記憶手段であって、前記トランスポンダは
    前記データを前記入力信号として前記質問機に出力する
    読取りモードおよび前記記憶手段が前記出力信号に応答
    して前記データを格納するプログラミングモードのうち
    の1つとなる前記記憶手段と、前記アンテナ手段のイン
    ピーダンスを変調してこのインピーダンス変化によって
    形成された搬送信号を出力し、前記入力信号に応答して
    前記アンテナ手段に負荷を加えて前記出力信号との干渉
    を低減することによって前記アンテナ手段がほぼ同時に
    前記入力信号を出力しかつ前記出力信号を受信すること
    を可能にし、前記インピーダンスが前記入力信号に応答
    して変調される、インピーダンス変調手段とを含むこと
    を特徴とする前記システム。
  5. 【請求項5】 被移植体の特性を示す記憶装置を有する
    トランスポンダの特性センサを校正する方法において、 測定可能な特性の既知の値を有する制御環境にトランス
    ポンダを置き、 トランスポンダによって制御環境の値を測定し、 トランスポンダによって測定された特性の値を位相偏移
    変調された出力信号として出力し、 位相偏移変調された出力信号を受信しかつトランスポン
    ダの位相偏移変調された出力信号に基づいて制御環境の
    特性の値を計算し、 計算された値を既知の値と比較し、 計算された値と既知の値との差を電磁結合によりトラン
    スポンダの所定の記憶場所に格納する各段階を含むこと
    を特徴とする前記方法。
  6. 【請求項6】 トランスポンダを校正する方法におい
    て、 既知の温度を有する液体浴にトランスポンダを置き、 トランスポンダによって液体浴の値を測定し、 トランスポンダによって測定された温度の値を位相偏移
    変調された出力信号として出力し、 位相偏移変調された出力信号を受信しかつトランスポン
    ダの位相偏移変調された出力信号に基づいて液体浴の温
    度の値を計算し、 計算された値を既知の値と比較し、 計算された値と既知の値との差を電磁結合によりトラン
    スポンダの所定の記憶場所に格納する各段階を含むこと
    を特徴とする前記方法。
  7. 【請求項7】 被移植体の温度を監視する方法におい
    て、 既知の温度を有する制御環境にトランスポンダを置き、 トランスポンダによって制御環境の値を測定し、 トランスポンダによって測定された温度の値を位相偏移
    変調された出力信号として出力し、 位相偏移変調された出力信号を受信しかつトランスポン
    ダの位相偏移変調された出力信号に基づいて制御環境の
    温度の値を計算し、 計算された値を既知の値と比較し、 計算された値と既知の値との差を電磁結合によりトラン
    スポンダの所定の記憶場所に格納し、 トランスポンダを被移植体に埋め込み、 温度及び差の値を含む位相偏移変調された出力信号をト
    ランスポンダから質問機に出力し、 トランスポンダによって測定された値にトランスポンダ
    の所定の記憶場所に格納された差を加えて実際の温度値
    を得る、 各段階を含むことを特徴とする前記方法。
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