NL195067C - Programmeerbare implanteerbare antwoordzender voor het volgen van een stelsel. - Google Patents

Description

1 195067

Programmeerbare implanteerbare antwoordzender voor het volgen van een stelsel

De uitvinding heeft betrekking op een passieve antwoordzender geschikt om te worden geïmplanteerd in een gastheer.

5 Antwoordzenders en aftaststelsels zijn welbekend in de techniek. Deze stelsels omvatten een ondervrager die signalen zendt en ontvangt vanuit een passieve antwoordzender ("transponder”). Een zo’n gebruik is een antwoordzender die is ondergebracht in een dier. Het stelsel dat bekend uit het Amerikaanse octrooischrift nr. 4.730.188 omvat een antenne die een 400 kHz signaal uitzendt dat wordt ontvangen door de antwoordzender die is ondergebracht in het dier en die een gedeeld signaal van 40 kHz en 50 kHz 10 retourneert. Dit signaal wordt gecodeerd overeenkomstig een combinatie van 40 kHz en 50 kHz gedeelten van het uitgezonden signaal om te corresponderen van een vooraf geprogrammeerd identificatienummer dat is opgeslagen in een chip dat wordt gedragen in de passieve antwoordzender. Het identificatienummer is vooraf geprogrammeerd tijdens de vervaardiging. Dit identificatienummer maakt een identificatie van het dier mogelijk waarin de antwoordzender is ondergebracht. De aftaster voert vervolgens dit gecodeerde 15 identificatienummer in in een microcomputer voor een verwerking.

De bekende antwoordzenders zijn minder dan geheel bevredigend omdat de hoeveelheid informatie die kan worden verzonden daarbij werd beperkt tot de vooraf geprogrammeerde identificatienummers die daarin waren opgenomen. Dientengevolge diende de gebruiker, in een beoogd gebruik zoals een dieridentificatie, het vooraf geprogrammeerde identificatienummer te gebruiken om het proefdier te identificeren. Evenwel 20 worden identificatienummers gewoonlijk gebruikt als korte aanduiding voor het vertonen van gegevens betreffende de dieren. Dit vereist dat de gebruiker zijn dierinformatie koppelt aan het vooraf toegewezen antwoordzenderidentificatienummer, hetgeen leidt tot een toename in tijd en inspanning. Bovendien is deze bekende inrichting niet in staat om automatisch informatie te verzenden. Dientengevolge is de hoeveelheid verzonden informatie betrekkelijk beperkt 25 De onderhavige uitvinding verschaft daartoe een een passieve antwoordzender geschikt om te worden geïmplanteerd in een gastheer, omvattende een ontvangstantenne-orgaan voor het ontvangen van een ingangssignaal, een monitororgaan voor het volgen van kenmerken van de gastheer en het uitvoeren van kenmerkende gegevens die daarmee in overeenstemming zijn, en een zendantenne-orgaan voor het verzenden van een uitgangssignaal, waarbij het uitgangssignaal de kenmerkende gegevens omvat, waarbij 30 het monitororgaan een chipthermistor bevat voor het detecteren van de temperatuur van de gastheer en voor het uitvoeren van een weerstand in reactie daarop en een temperatuur-in-frequentie omzetorgaan voor het omzetten van de weerstand naar een frequentie, waarbij de frequentie uitgevoerd wordt door het zendantenneorgaan.

De antwoordzender volgens de uitvinding biedt de mogelijkheid de temperatuur van een object of dier 35 waar te nemen en te verzenden. Hierdoor worden nieuwe beheers- en controlemogelijkheden verschaft. De frequentiecodering bied een eenvoudige en betrouwbare mogelijkheid om de temperatuur waar te nemen.

In een uitvoeringsvorm heeft de passieve antwoordzender volgens de uitvinding een lengte kleiner dan 19 mm en een diameter kleiner dan 2,5 mm. Hierdoor blijkt de antwoordzender goed inplanteerbaar.

In een verdere uitvoeringsvorm zijn de frequentiegenerator en modulator, de gegevenssequencer, een 40 programmeerbaar geheugen, de temperatuur-in-frequentie-omzetter en een manchestercodeerder en aanhefgenerator op een enkele chip aangebracht. Hierdoor bleek het mogelijk een implanteerbare antwoordzender te verkrijgen die zeer robuust is, wat zeker gezien het toepassingsgebied van belang is.

In een verdere uitvoeringsvorm omvat de passieve antwoordzender een substraat en een ferietstaaf, waarbij de ontvangstantenne gevormd is door een spoel die is gewikkeld zijn om ferrietstaaf, waarbij de 45 zendantenne gevormd is door een tweede spoel gewikkeld om de ferrietstaaf, en de antwoordzender verder een programmeerbaar geheugen en sequentieermiddelen omvat als een enkele chip gemonteerd op het substraat.

Een gegevensrangschïkker ("sequencer”) ontvangt het ondervragingssignaal en stelt de sensor-schakeling in staat een signaal uit te voeren dat representatief is voor de waar te nemen toestand. De 50 gegevenssequencer veroorzaakt dat het signaal dat representatief is voor de toestand wordt uitgevoerd via een zendantenne die is opgenomen in de antwoordzender.

Hierdoor wordt een antwoordzender verschaft die gelijktijdig een omgevingsconditie waarneemt en deze informatie verzendt tezamen met door de gebruiker programmeerbare identificatie-informatie op èen wijze die minder gevoelig is voor achtergrondruisinterferentie.

55 Overeenkomstig de uitvinding wordt een passieve antwoordzender verschaft die gelijktijdig een waar te nemen conditie, zoals de inwendige temperatuur of dergelijke van een object, waarneemt en verzendt. De antwoordzender omvat een ontvangstantenne voor het ontvangen van het ondervragersignaai. De 195067 2 antwoordzender wordt aangedreven door het ondervragersignaal. Een sensorschakeling die is geplaatst binnenin de antwoordzender meet de waar te nemen toestand van een dier waarin de antwoordzender is ondergebracht. Een gegevensrangschikker (’’sequencer”) ontvangt het ondervragingssignaal en stelt de sensorschakeling in staat een signaal uit te voeren dat representatief is voor de waar te nemen toestand.

5 De gegevenssequencer veroorzaakt dat het signaal dat representatief is voor de toestand wordt uitgevoerd via een zendantenne die is opgenomen in de antwoordzender.

In een uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de antwoordzender ook een programmeerbare geheugenschakeling die kan worden geprogrammeerd met een door de gebruiker gekozen identificatiecode door gebruik van een signaal dat wordt ontvangen door de antwoordzender. De gegevenssequencer stelt 10 zowel de sensorschakeling in staat om de temperatuur uit te voeren en het programmeerbare geheugen om een identificatiecode in sequentie uit te voeren. Een frequentiegenerator en modulator wordt verschaft voor het ontvangen van het signaal dat representatief is voor de waar te nemen toestand en de identificatiecode, en voor het moduleren van de uit te voeren gegevens op een draaggolfuitgangssignaal in antwoord op het ingangssignaal. De frequentie van het uitgangssignaal is onafhankelijk van de frequentie van het ingangs-15 signaal die kleiner dan 10 kHz kan zijn.

Dientengevolge is het een doel van de onderhavige uitvinding een verbeterde passieve antwoordzender te verschaffen.

Een verder doèl van de uitvinding is een passieve antwoordzender te verschaffen die gelijktijdig de inwendige temperatuur van een object of een dier waarin hij is ingebracht, waarneemt en verzendt 20 Een ander doel van de uitvinding is een programmeerbare passieve antwoordzender te verschaffen.

Een verder doel van de uitvinding is een antwoordzender te verschaffen die een signaal uitvoert dat een frequentie heeft die onafhankelijk is van de frequentie van het ontvangen signaal.

Nog een ander doel van de uitvinding is een passieve antwoordzender te verschaffen waarbij het signaal dat wordt uitgevoerd door de antwoordzender een frequentie heeft die groter is dan de frequentie van het 25 ontvangen signaal.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is een passieve antwoordzender te verschaffen die wordt bekrachtigd in antwoord op ondervragingssignalen die een frequentie hebben van minder dan 10 kHz.

Nog andere doelen en voordelen van de uitvinding zullen deels duidelijk zijn en deels duidelijk worden aan de hand van de beschrijving en de tekening.

30 De uitvinding omvat dientengevolge de constructiekenmerken, een combinatie van elementen en een rangschikking van onderdelen die zullen worden toegelicht in de hierna gegeven constructies en de omvang van de uitvinding zal worden aangegeven in de conclusies.

Voor een beter begrip van de uitvinding wordt verwezen naar de volgende beschrijving onder verwijzing 35 naar de bijgaande tekening, waarin: figuur 1 een blokschema is van een ondervrager die is geconstrueerd overeenkomstig de uitvinding; figuur 2 een blokschema is van een passieve antwoordzender die is geconstrueerd overeenkomstig de uitvinding; de figuren 3a, 3b respectieve helften zijn van de frequentiegenerator en modulator van figuur 2 die is 40 geconstrueerd overeenkomstig de uitvinding; figuur 4 een schakelschema is voor een gegevenssequencer die is geconstrueerd overeenkomstig de uitvinding; figuur 5 een schakelschema is van het eenmaal programmeerbare geheugen dat is geconstrueerd overeenkomstig de uitvinding; 45 figuur 6 een zij-aanzicht is van een antwoordzender die is geconstrueerd overeenkomstig de uitvinding; figuur 7 een bovenaanzicht is van een antwoordzender die is geconstrueerd overeenkomstig de uitvinding; figuur 8 een aanzicht is van een doorsnede genomen langs de lijn 8-8 van figuur 7; en figuur 9 een aanzicht is van een doorsnede genomen langs de lijn 9-9 van figuur 7.

50

Eerst zal worden verwezen naar de figuren 1 en 2, waarin blokschema’s van een bekrachtiger/ontvanger ("ondervrager") 100 en een implanteerbare passieve antwoordzender ("transponder”) 200 worden getoond. De ondervrager 100 zendt een bekrachtigingssignaal uit naar de antwoordzender 200. Het bekrachtigings-signaal wordt ontvangen door de antwoordzender 200 en voedt de antwoordzender 200. Eenmaal 55 bekrachtigd veroorzaakt de antwoordzender 200 het uitvoeren van een gegevenssignaal. Dit gegevens-signaal omvat een aanhefgedeelte, temperatuurgegevëns en een identificatiecode. Het gegevenssignaal is een signaal met discrete faseverschuiving (PSK) met een 455 kHz draaggolffrequentie. De transmissie is 3 195067 een doorlopende, cyclische gegevensstroom die de antwoordzenderidentificatie en temperatuürinformatie bevat. Deze informatie wordt ontvangen door de ondervrager 100 en wordt gedemoduleerd, vertaald en ingevoerd in een gastheercomputer voor een verwerking.

Zoals hieronder meer in detail zal worden beschreven, omvat de antwoordzender 200 een eenmaal 5 programmeerbaar geheugen 9. De ondervrager of programmeur 100 die is gekoppeld aan een gastheer- j computer ontvangt een identificatiecode die moet worden geprogrammeerd in de antwoordzender 200. De | ondervrager 100 moduleert de amplitude van het excitatiesignaal om te communiceren met de antwoordzender 200. Wanneer de antwoordzender 200 in een programmeermodus is kan het eenmaal programmeerbare geheugen 9 worden geprogrammeerd door de ondervrager 100.

10 In een uitvoeringsvoorbeeld communiceert de ondervrager 100 met de antwoordzender 200 via een i inductieve koppeling die bekend is uit het Amerikaanse octrooischrift 4.730.188, welk octrooischrift hierin door de verwijzing is opgenomen. Het ondervragingssignaal is kleiner dan 10 kHz en meer nauwkeurig 7109 Hz. De retourgegevensstroom die wordt uitgevoerd door de antwoordzender wordt uitgevoerd bij een draaggolfsignaal met een hogere frequentie van 455 kHz.

15 Hierna zal een meer gedetailleerde beschrijving van de uitvinding worden gegeven. Een beschrijving zal worden gegeven van het stelsel waarin de antwoordzender 200 reeds is geprogrammeerd en een door de gebruiker gekozen identificatiecode is opgeslagen in het eenmaal programmeerbare geheugen 9. De ondervrager 100 omvat een frequentiegenerator 1 die een 7109 Hz signaal uitvoert Een vermogens-versterker 2 ontvangt het uitgangssignaal en veroorzaakt dat het signaal door de primaire spoel van een 20 zendantenne 3 stroomt die een excitatieveld opwekt bij een frequentie van 7109 Hz vanuit de bekrachtiger 100.

Specifiek wordt verwezen naar figuur 2 in samenhang met de beschrijving van de inwendige configuratie van de antwoordzender 200. Een ontvangstantenne 4 die is gemonteerd binnenin de antwoordzender 200 ontvangt het excitatiesignaal vanaf de ondervrager 100 en voert een 7109 Hz signaal in aan een 25 gelijkrichter/regulator 5. De gelijkrichter/regulator 5 ontvangt het wisselspanningssignaal vanaf de ontvangstantenne en richt het signaal gelijk. De niet-gereguleerde spanning wordt vervolgens gereguleerd op 3 volt om de digitale schakeling die is opgenomen in de antwoordzender 200 te voeden. In een uitvoeringsvoorbeeld past de gelijkrichter/regulator 5 Schottky-dioden toe om de spanningsval te verminderen. De gelijkrichter/regulator 5 beperkt de spanning om de digitale elektronica te beschermen. Het gelijkgerichte 30 signaal wordt vervolgens doorgelaten via een frequentiegeneratormodulator 6 en ingevoerd aan een gegevenssequencer 7 en een manchester-codeerder en aanhefgenerator 10.

De datasequencer 7 ontvangt als Ingangssignalen de 7109 Hz signalen, temperatuurgegevens afkomstig van een temperatuur-in-frequentie-omzetter 8 en de geprogrammeerde identificatiegegevens afkomstig van het eenmaal programmeerbare geheugen 9 en bestuurt de opeenvolging van de cyclisch verzonden 35 gegevensstroom die de aanhef, identificatiegegevens en temperatuurgegevens bevat. Een eenmaal programmeerbaar geheugen 9 slaat de identificatiegegevens daarin op. Wanneer de gegevenssequencer 7 het 7109 Hz ingangssignaal ontvangt, voert hij eerst een aanhefvrijgeefsignaal uit dat veroorzaakt dat de manchestercodeerder en aanhefgenerator 10 een gegevensaanhef uitvoert. Vervolgens voert hij de identicatiegegevens die zijn opgeslagen in het eenmaal programmeerbare geheugen 9 uit De datasequen-40 eer 7 neemt op sequentiële wijze toegang tot het adres om te worden gelezen uit het geheugen 9 via een adresbus 202, hetgeen veroorzaakt dat het geheugen 9 de gegevens aan de gegevenssequencer 7 uitvoert die de gegevens poort en de identificatiegegevens uitvoert bij het geschikte tijdstip aan de manchester-codeerder en aanhefgenerator 10.

Thans wordt verwezen naar figuur 4 waarin een schakelschema van de datasequencer wordt getoond.

45 De datasequencer 7 omvat een teller 700 die het 7109 Hz signaal ontvangt, deelt door 16 en een 444 Hz signaal uitvoert. Het eenmaal programmeerbare geheugen 9 voert een programmeerverhindersignaal uit dat indicatief is voor of het geheugen is geprogrammeerd door de gebruiker met een identificatiegegeven. Het programmeerverhindersignaal heeft een waarde 0 wanneer het geheugen reeds is geprogrammeerd en een waarde 1 wanneer het niet is geprogrammeerd. Een eerste NEN-poort 704 ontvangt het 7109 Hz signaal 50 dat wordt uitgevoerd door de frequentiegenerator en modulator 6 als een eerste ingangssignaal en het geïnverteerde programmeerverhindersignaal als een tweede ingangssignaal. Een tweede NEN-poort 706 ontvangt het 444 Hz kloksignaal en het programmeerverhindersignaal als ingangssignalen. De uitgangssignalen van de beide NEN-poorten 704, 706 worden ingevoerd aan een derde NEN-poort 708 die elk van de uitgangssignalen poort en een kloksignaal produceert dat een waarde heeft van hetzij 444 Hz hetzij 7109 55 Hz als een uitgangssignaal.

Een binaire teller 710 ontvangt het uitgangssignaal van de NEN-poort 708 en gebruikt dit signaal als het inwendige timingsignaal. De binaire teller 710 verschaft een gegevensklok aan zijn uitgang Q1 van 3555 Hz 195067 4 wanneer een signaal van 7109 Hz wordt ontvangen. Ook neemt de binaire teller 710 op sequentiële wijze toegang tot de adressen in het programmeerbare geheugen via de adresbus bij deze kloksnelheid.

Gedurende het lezen van gegevens uit het geheugen 9, veroorzaakt het toegang nemen tot elk geheugen identificatiegegevens om te worden uitgevoerd door het geheugen 9. Deze gegevens worden 5 vervolgens ingevoerd aan een klok 718 die als een klokingangssignaal het 3555 Hz gegevenskloksignaal ontvangt dat wordt uitgevoerd door de binaire teller 710. Dit is om de gegevens die worden uitgevoerd door het geheugen 9 te synchroniseren met de zendsequentie zoals vertegenwoordigd door het gegevenskloksignaal. .

Een NEN-poort 714 en een NEN 716 worden verschaft om de transmissie van de aanhef, identificatie-10 gegevens en temperatuurgegevensgedeelten van de cyclisch verzonden gegevensstroom te poorten. De NEN-poort 714 ontvangt het uitgangssignaal van Q8 als een van zijn ingangssignalen en het uitgangssignaal van Q9 als het andere ingangssignaal en voert het aanhefvrijgeefsignaal uit. De NEN-poort 716 ontvangt het geïnverteerde ingangssignaal van Q8 en het uitgangssignaal van Q9 en voert het temperatuur-‘ vrijgeefsignaal uit, zodat de twee NEN-poorten de transmissie van de respectieve gegevens niet tegelijker-15 tijd zullen vrijgeven. Bovendien gebruikt een NEN-poort 720 het aanhefvrijgeefsignaal om de temperatuurgegevens die worden geproduceerd door de temperatuur-in-frequentie-omzetter 8 te poorten, zodanig dat wanneer de aanhefvrijgeef laag is, de temperatuurgolfvorm wordt geblokkeerd.

Gedurende de leesoperatie heeft het programmeerverhindersignaal een lage waarde en is bijgevolg zijn geïnverteerde signaal hoog. Omdat een ingangssignaal van de NEN-poort 706 0 is (de programmeer-20 verhinderwaarde), zal deze voortdurend een hoog uitgangssignaal produceren. Terwijl de ingangssignalen van de NEN-poort 704 een voortdurend hoog signaal en het oscillerende golfvormsignaal van de ontvangen 7109 Hz signaal zijn, zal het uitgangssignaal van de NEN-poort 708 een 7109 Hz kloksignaal zijn. De binaire teller 710 gebruikt dit signaal om een gegevensklok van 3555 Hz en een uitleessnelheid van 3555 Hz te produceren.

25 In een uitvoeringsvoorbeeld wordt, wanneer het uitgangssignaal van Q9 laag is, de aanhefgegevens uitgevoerd en vervolgens de programmeeridentificatiegegevens.JA/anneer de waarde vein Q9 eenmaal hoog wordt, wordt de aanhefvrijgeef hoog, hetgeen toestaat dat de temperatuurgegevens worden verzonden via de NEN-poort 720. Gedurende de tijd waarbinnen Q9 hoog wordt, wordt het EPROM van geheugen 9 nog steeds gelezen. Evenwel worden de identificatiegegevens niet uitgevoerd door de manchestercodeerder en 30 aanhefgenerator 10.

Teneinde het temperatuurgegevensgedeelte van het uitgangssignaal te verkrijgen, wordt een chipthermis-tor 19 verschaft die een weerstand uitvoert in antwoord op veranderingen in temperatuur. De weerstand wordt ingevoerd aan de temperatuur-in-frequentie-omzetter 8 die de weerstand omzet in een frequentie die wordt ingevoerd aan de datasequencer 7. In een uitvoeringsvoorbeeld is de temperatuur-infrequentie-35 omzetter 8 een RC-oscillator die wordt bestuurd door de weerstand van de thermistor 19. De frequentie van de oscillator neemt toe met de temperatuur. De oscillator heeft een benaderde frequentie van 160 kHz bij 36°C. De datasequencer 7 poort deze frequentie en voert het signaal uit aan de manchestercodeerder en aanhefgenerator 10 bij het geschikte tijdstip om de manchestercodeerder en aanhefgenerator in staat te stellen om een op cyclische wijze verzonden gegevensstroom uit te voeren die de aanhef, de identificatie-40 gegevens en de temperatuur/frequentiegegevens bevat.

De manchestercodeerder en aanhefgenerator 10 ontvangt het 7109 Hz signaal en reageert op de aanhefvrijgeef-, temperatuurvrijgeefsignalen, een gegevens-uit-signaal en een gegevenskloksignaal die worden geproduceerd door de datasequencer 7. Wanneer het aanhefvrijgeefsignaal dat wordt geproduceerd door de gegevenssequencer 7 hoog is codeert hij de gegevens die zijn verzonden door de gegevensse-45 quencer 7. De 7109 Hz klok wordt gekozen als de manchesterklok en het gegevens-uit-signaal is altijd hoog, waarbij een uitgangssignaal wordt geproduceerd met tweemaal de normale gegevensklokfrequentie. Dit maakt een eenvoudig middel mogelijk voor het detecteren van het begin van de cyclische gegevens-sequentie. In een eerste stadium wordt de manchestérklok gemengd met de identificatiegegevens om de manchestergecodeerde aanhef en identificatiegegevenssignaal te produceren. In een volgende stap, 50 wanneer het temperatuurvrijgeefsignaal hoog is, vervangt de manchestercodeerder en aanhefgenerator 10 de manchestergecodeerde identificatiegegevens door de temperatuurgegevens, hetgeen een cyclus van een gegevenstransmissie completeert. Deze gegevens worden verzonden bij 3555 baud naar de frequentie-generator en modulator 6. Bij wijze van voorbeeld worden de aanhef, identificatiegegevens en de temperatuurgegevens in deze volgorde geproduceerd. Omdat evenwel het gehele uitgangssignaal continu 55 en cyclisch is, kunnen de temperatuurgegevens eerst worden uitgevoerd.

De frequentiegenerator en modulator 6 ontvangt de gegevens om te worden verzonden vanaf de manchestercodeerder en aanhefgenerator 10 alsmede het ontvangen kloksignaal van 7109 Hz. De 5 195067 frequentiegenerator en modulator 6 vermenigvuldigt het ingangskloksignaal met 64 om een zenddraaggolf-frequentie van 455 kHz te produceren om een 455 kHz draaggolfsignaal dat de gegevens bevat uit te voeren. Dit draaggolfsignaal wordt over 180° in fase verschoven wanneer de verzonden gegevens van toestand veranderen teneinde een signaal met discrete faseverschuiving uit te voeren.

5 Thans wordt verwezen naar de figuren 3a en 3B waarin een schakelschema van de frequentiegenerator en modulator 6 wordt getoond. De schakeling die is getoond in figuur 3a is digitaal werkzaam op het ontvangen 7109 Hz signaal en verschaft een ingangssignaal aan een analoog gedeelte van de schakeling die is getoond in figuur 3b. De frequentiegenerator en modulator vermenigvuldigt de frequentie van de ontvangen klok (7109 Hz) om een 455 kHz draaggolfsignaal te produceren door het vergelijken van een 10 inwendige digitaal bestuurde oscillator met de periode van één cyclus van het ontvangen kloksignaal.

In een analoge oscillator is voorzien die een condensator 649 heeft die wordt geladen door een combinatie van spanningsbronnen 630, 634, 638, 642 en 646 die waarden hebben van respectievelijk i, 2i, . 4i, 8i en 64i. De stroom wordt toegevoerd aan de condensator 649 voor het laden. De condensator 649 wordt gekoppeld aan invertoren 648, 650 die in serie zijn geschakeld. Het uitgangssignaal van de invertor 15 650 wordt toegevoerd aan een MOSFET-transistor 652 voor het ontladen van de condensator 649. Dit -voortdurend laden en ontladen verschaft een oscillator met een bepaalde frequentie. De oscillatiesnelheid is gebaseerd op de stroombronnen, zodat de hoeveelheid lading die wordt opgeslagen in de condensator 649 | als functie van de hoeveelheid stroom en vervolgens wordt ontladen door de transistor 652 oscillaties veroorzaakt in de schakeling die pulsen produceert bij ongeveer 910 kHz. In een uitvoeringsvoorbeeld heeft 20 de condensator 649 een waarde van 10 pF.

Het 910 kHz signaal wordt toegevoerd aan een deel-door-256-schakeling die een NEN-poort 610 omvat en twee binaire tellers 608, 612. Het 910 kHz signaal wordt toegevoerd aan de binaire teller 608 en is ook een ingangssignaal van de NEN-poort 610. Het tweede ingangssignaal van de NEN-poort 610 is het gedeelde uitgangssignaal Q3 van de binaire teller 608. Het uitgangssignaal van de NEN-poort 610 is 25 ingangssignaal als het klokingangssignaal van de binaire teller 612, zodat het uitgangssignaal Q3 een signaal is met een frequentie van ongeveer 3554,68 Hz.

Tegelijkertijd wordt het ontvangen 7109 Hz signaal ontvangen door de frequentiegenerator en modulator 6 en geïnverteerd door een invertor 602. Het geïnverteerde ontvangen signaal is ingangssignaal voor een flip-flop 604 als het klokingangssignaal. De flip-flop 604 is een deel-door-2, zodat zijn Q-uitgangssignaal een 30 signaal is dat een frequentie heeft van ongeveer 3554,5 Hz. Dit signaal is asynchroon met het 3554,68 Hz signaal van de deel-door-256-schakeling. Een NOF-poort 618 ontvangt de twee signalen evenals een NEN-poort 616. Een vergelijking tussen de twee signalen wordt uitgevoerd om te bepalen welke het eerst optreedt en bijstellingen worden uitgevoerd. Teneinde het heen en weer omklappen bij de NEN-poort 616 tussen de een die voor de andere komt te voorkomen, wordt een vertragingsschakeling verschaft. De 35 vertragingsschakeling omvat de flip-flop 606 die een ingangssignaal verschaft aan de flip-flop 620. De flip-flop 606 ontvangt het 910 kHz signaal als het klokingangssignaal en verschaft een Q-uitgangssignaal aan de flip-flop 620, dat wordt ontvangen aan de D-ingang van de flip-flop 620. De flip-flop 620 klokt dit signaal opnieuw met de 910 kHz pulsen van de oscillerende klok gevormd rondom de condensator 649. Dit vertraagt het uitgangssignaal van de flip-flop 620 met ten minste één cyclus van het 910 kHz pulssignaal.

40 In een paar NEN-poorten 624, 626 is voorzien. Het uitgangssignaal Q van flip-flop 604, dat het omlaaggedeelde ontvangen signaal representeert, dat de 3554,5 Hz frequentie heeft, wordt toegevoerd aan beide NEN-poorten 624, 626 evenals het vertraagde Q-uitgangssignaal van de flip-flop 620. Evenwel ontvangt de NEN-poort 624 het geïnverteerde uitgangssignaal van de deel-door-256-schakeling (het 3554,68 Hz signaal), terwijl de NEN 626 het werkelijke signaal zelf ontvangt. De uitgangssignalen van de 45 NEN-poorten 624, 626 worden toegevoerd aan een omhoog/omlaagteller 628. De uitgangssignalen Qa, Qd van de omhoog/onlaagteller 628 besturen de hoeveelheid stroom die stroomt vanaf elke stroombron via schakelaars 632, 636, 640, 644, respectievelijk, naar de condensatoren 649.

De relatieve uitgangssignalen van de NEN-poorten 624, 626 besturen of de hoeveelheid stroom die wordt toegevoerd aan de condensator 649 zal moeten worden verhoogd of verlaagd, waarbij aldus de 50 frequentie van de geproduceerde pulsen wordt beïnvloed. Dit is een vertraagde functie, zodat ongeacht welk signaal, het gedeelde ontvangstsignaal of het gedeelde oscillatorsignaal, het eerst hoog wordt, dit zal worden vertraagd voordat de poorten 624, 626 in staat zijn om te bepalen of de telstand van de omhoog/ omlaagteller 628 omhoog of omlaag zou moeten gaan. Indien het uitgangssignaal Q van de flip-flop 604 eerst hoog gaat, wordt het vertraagd door de flip-flop 606, 620. Indien tegelijkertijd het uitgangssignaal bij 55 Q3 van de binaire teller 612 laag is, zou het ingangssignaal van de NEN-poort 624 hoog zijn, terwijl het ingangssignaal van de NEN-poort 626 laag zou zijn. Het uitgangssignaal van de NEN-poort 624 zou een omhoogpuls veroorzaken bij de teller 628.

195067 6

Het tellen van flip-flops 608, 612 wordt bestuurd door de flip-flop 614 die het Q-uitgangssignaal van de flip-flop 604 ontvangt als zijn wissignaal. De flip-flop 614 bestuurt op zijn beurt het terugstellen van de flip-flops 608, 612 en bestuurt daardoor het uitgangssignaal van de deel-door-256-schakeling. Bovendien is het klokingangssignaal van de flip-flop 614 het uitgangssignaal van de EN-poort 616. Wanneer het 5 uitgangssignaal Q3 1 is, wordt het Q-uitgangssignaal van de flip-flop 614 hoog, hetgeen veroorzaakt dat het uitgangssignaal Q3 van de flip-flop 612 weer laag wordt, hetgeen het gehele proces opnieuw start. Het tellen kan slechts optreden wanneer het Q-uitgangssignaal van de flip-flop 604 laag is.

Wanneer door de NEN-poorten 624, 626 is vastgesteld dat pulsen niet worden uitgevoerd bij 910 kHz, worden correcties uitgevoerd door de omhoog/omlaagteller 628. De schakelaars 632,636,640,644 zijn 10 analoge schakelaars die de stroom afkomstig van de respectieve stroombron 630, 634,638, 642 in staat stellen om te worden uitgevoerd naar de condensator 649 voor het opladen hiervan bij een hogere snelheid, waardoor de frequentie van de pulsen toeneemt. Terwijl de noodzaak van een toegenomen frequentie toeneemt, neemt het aantal schakelaars 632, 636 en dergelijke die zullen worden ingeschakeld om stroom in staat te stellen om naar de condensator 649 te stromen, op sequentiële wijze toe totdat de frequentie van 15 de pulsen voldoende is.

Een deel-door-2 flip-flop 654 ontvangt de 910 kHz puls als een kloksignaal en voert als een Q-uitgangssignaal een 455 kHz signaal uit. Het 455 kHz signaal is de draaggolffrequentie voor de gegevens die worden verzonden door de antwoordzender 200. Een exclusief-OF-poort 656 ontvangt het 455 kHz signaal en de te verzenden gegevens omvattende de aanhef, identificatiegegevens en temperatuurgegevens 20 als een tweede ingangssignaal. De exclusief-OF-poort schuift de fase van het draaggolfsignaal over 180° in antwoord op de gegevens, zodat een gegevensuitgangssignaal met discrete faseverschuiving wordt geproduceerd door de exclusief-OF-poort 656. Dit discreet in fase verschoven signaal wordt vervolgens verzonden naar de ondervrager 100 waarop het inwerkt.

Door het ontvangen kloksignaal met 64 te vermenigvuldigen, wordt een zenddraaggolffrequentie van 455 25 kHz verkregen. Door digitaal de periode van 64 cycli van de inwendige digitaal bestuurde oscillator te vergelijken met de periode van één cyclus van het ontvangen kloksignaal, kan een zeer onnauwkeurige frequentiebron worden gesynchroniseerd met een zeer nauwkeurige frequentiebron om een nauwkeurige draaggolffrequentie te produceren bij een veel hogere frequentie zonder beperkingen ten aanzien van de frequentiewaarden op te leggen. Zoals hierboven is beschreven wordt dit tot stand gebracht door te bepalen 30 of de ontvangen klokcyclus korter of langer is dan de 64 cycli van de oscillator. Indien de ontvangen klokcyclus korter is, is de oscillatorfrequentie te laag en zal er een omhoogpuls worden opgewekt die wordt uitgevoerd naar een omhoog/omlaagteller die de stroombronnen naar de condensator besturen. Indien de ontvangen klokcyclus langer is, is de oscillatorfrequentie te hoog en wordt een omlaagpuls opgewekt en uitgevoerd naar de omhoog/omlaagteller.

35 De door discrete faseverschuiving gecodeerde gegevens worden uitgevoerd via een gelijkrichter/regulator en een zendantenne 11. Een 455 kHz veld wordt geproduceerd dat wordt ontvangen door ontvangstantenne 12 van de ondervrager 100.

Het ontvangen signaal wordt toegevoerd aan een impedantiebuffer 13 die de hoogste Impedantie van de afgestemde ontvangstspoel die de ontvangstantenne 12 vormt, buffert, zodat de veel lagere impedantie van 40 het ontvangstfilter de sterkte van het ontvangen signaal niet verminderd. Het impedantie-aangepaste signaal is een ingangssignaal voor een ontvangstfilter en versterkingsschakeling. Ontvangstfilter-versterkingsschakeling 14 filtert ongewenste signalen uit en verwerkt het ontvangen signaal voor een verdere verwerking.

In een uitvoeringsvoorbeeld gebruikt de ontvangstfilter en versterkingsschakeling 14 een veelpolig 45 keramisch banddooriaatfilter mer +/- 15 kHz doorlaatbandbreedte en een 60 dB verzwakking in de sperband om ongewenste signalen uit te filteren. Het signaal wordt vervolgens versterkt met een versterking van 40 dB. De schakeling is afgeschermd en de voedingsbron is geïsoleerd om het verontreinigen van het ontvangen signaal door uitwendige elektromagnetische invloeden te voorkomen.

De versterkte ontvangen signalen worden vervolgens toegevoerd aan een menger en fasevergrendelde 50 lus 15. De menger ontvangt het ontvangen signaal met een 410 kHz signaal om een ontvangen signaal in basisband te produceren bij 45 kHz. De fasevergrendelde lus produceert produceert een positieve puls bij elke 180° faseverschuiving van het ontvangen signaal. Deze pulsen worden vervolgens toegevoerd aan een microbesturingsorgaan 16 waar de ontvangen identificatiegegevens worden gereconstrueerd en het temperatuurafhankelijke frequentiegevormde deel van de uitgangsgegevensstroom vanaf de antwoordzender 55 200 wordt gedetecteerd en geanalyseerd.

Het microbesturingsorgaan 16 reconstrueert het idèntificatiegegevensgedeelte van het ontvangen signaal en temperatuurinformatie uit de frequentiepulsen die zijn uitgevoerd door de temperatuur-infrequentie- 7 195067 omzetter 8. Het microbesturingsorgaan 16 voert gegevens- en passende protocolsignaten uit, die een gereed-voor-verzendingssignaal kunnen omvatten dat aangeeft dat de gegevens gereed zijn voor verzending, waarbij de verzonden gegevens vervolgens op seriële wijze worden verzonden naar een RS232 interface 17 dat de gegevens omzet van digitale niveaus naar RS232 niveaus. Deze omgezette gegevens 5 worden dan via een verbindingsorgaan 18 doorgelaten naar de gastheercomputer waar de gegevens moeten worden verwerkt.

Door het verschaffen van een passieve antwoordzender die een chip-thermistor bevat en een temperatuur-frequentie-omzetter, wordt het mogelijk de temperatuur van het dier waarin de antwoordzender is geïmplanteerd te volgen. De temperatuur is slechts bij wijze van voorbeeld gebruikt. Door het gebruik van 10 een gegevenssequencer zoals hierboven is beschreven kunnen andere kenmerken van de toestand van het stelsel, zoals een spierdruk, lichtniveaus en andere vloeistoftoestanden voortdurend worden gevolgd en worden gezonden naar een gastheercomputer op afstand. Bovendien wordt het door het verschaffen van een frequentievermenigvuldiger in de antwoordzender mogelijk om een ondervragingssignaal van minder dan 10 kHz, een niet-FCC gereguleerde frequentie, te gebruiken, waardoor het mogelijk is de voeding die 15 wordt gebruikt om dit signaal te verzenden, te verhogen, hetgeen aldus toegenomen leesafstanden toestaat tussen de op inductieve wijze gekoppelde ondervrager en antwoordzender. Verder kan, door het gebruiken van een frequentiegenerator en modulator waarin een inwendige digitaal bestuurde tijdsperiode wordt vergeleken met een cyclus van het ontvangen kloksignaal en daarop werkzaam is, een zeer onnauwkeurige frequentiebron, de inwendig opgewekte oscillatorklok, worden gesynchroniseerd met een zeer nauwkeurige 20 frequentiebron, het ontvangen signaal, om een nauwkeurige frequentiebron te produceren bij een veel hogere frequentie die meer geschikt is voor het verzenden van de meer complexe verzendingsgegevens-stroom van de antwoordzender.

Thans wordt specifiek verwezen naar de figuren 4 en 5 waarin het programmeren van de antwoordzender 200 wordt toegelicht. Het eenmaal programmeerbare geheugen 9 is een EPROM waarvan de 25 uitgang altijd is vrijgegeven. Voordat het wordt geprogrammeerd Is het in een programmeermodus (programmeerverhinder is hoog), zoals blijkt uit figuur 4. Dit veroorzaakt dat-de gegevenssequencer 7 werkzaam is bij een inwendige klok van 444 Hz. voorafgaand aan het programmeren heeft elk adres van het eenmaal programmeerbare geheugen 9 een waarde 1. Het programmeerverhindersignaal veroorzaakt dat de gegevenssequencer 7 werkzaam is bij een inwendige klok van 444 Hz. Deze klok veroorzaakt dat 30 een teller 710 werkzaam is bij een lagere 444 Hz snelheid, hetgeen veroorzaakt dat de verzending van gegevens plaatsvindt bij de lagere snelheid. Dientengevolge is, wanneer het draaggolfsignaal wordt geproduceerd bij de frequentiemodulator 6, de PSK-gegevenssnelheid lager dan die welke hierboven is besproken wanneer de reeds geprogrammeerde identificatiecode wordt gebruikt. Dit is tengevolge van de langzamere gegevensklok van de gegevenssequencer 7. Deze lagere snelheid is bij 222 baud, in tegenstel-35 ling tot 3555 baud die wordt gebruikt gedurende een normale gegevenstransmissie.

In het algemeen ontvangt de ondervrager 100 gedurende het programmeren deze verschillende gegevenssnelheid en herkent hij dat het programmeerbare geheugen 9 niet is geprogrammeerd. Hij tast vervolgens het identificatiegedeelte van het gegevenssignaal af en vergelijkt het adres voor adres met het in de antwoordzender 200 te programmeren identificatienummer. Indien de waarden voor het adres niet 40 samenvallen, worden de waarden gewijzigd totdat de identificatiegegevens die worden opgeslagen in het programmeerbare geheugen 9 corresponderen met die in de gastheercomputer.

Meer specifiek veroorzaakt de ondervrager 100, op een wijze die nagenoeg identiek is aan die welke hierboven is besproken met de uitzondering van de lagere gegevenssnelheid, dat de binaire teller 710 het adres van het programmeerbare geheugen waartoe dan toegang is verkregen, incrementeert Aanvankelijk 45 worden alle 128 bits in het EPROM ingesteld op 1. Indien de waarde 1 niet correct is voor het huidige adres waartoe toegang is verkregen, veroorzaakt de gastheercomputer dat het microbesturingsorgaan 16 een programmeerbesturingssignaal uitvoert naar de vermogensversterker 2. Dit veroorzaakt dat de vermogens-versterker 2 een hoogspanningssignaal uitvoert via de zendantenne 3 naar de ontvangstantenne 4 van de antwoordzender 200. Dit hoogspanningssignaal wordt een 12 volts signaal na het verwerken door de 50 gelijkrichter/regulator 5. Deze programmeerspanning wordt rechtstreeks ingevoerd via de PROG-ingang van het eenmaal programmeerbare geheugen 9 om de waarde bij het huidige adres van het EPROM van 1 in 0 te veranderen. Dit proces wordt herhaald voor elke reeks van het EPROM. Indien de waarde van dat adres correct is als 1, wordt het slechts afgetast en niet bewerkt en gaat de binaire teller voort naar het volgende adres. Aangezien elk adres wordt gelezen, wordt de waarde van dat adres uitgevoerd via de DATA-uitgang 55 van het eenmaal programmeerbare geheugen 9 en verwerkt door de gegevenssequencer 7 zoals hierboven is besproken.

Tijdens de programmeermodus is het programmeerverhindersignaal 1. Dientengevolge worden de 195067 8 ingangssignalen van de NEN-poort 706 en de NEN-poort 704 geschakeld vanuit de hierboven besproken leesmodus. De ingangssignalen van de NEN-poort 706 is 1 en het 444 Hz signaal, zodat het uitgangssignaal van de NEN-poort 706 een golfvorm is die een frequentie heeft van 444 Hz. Bovendien zijn de ingangssignalen van de NEN-poort 704 nu 0 en een golfvorm, zodat het uitgangssignaal van de NEN-poort 5 704 altijd 1 zal zijn. Dientengevolge is het kloksignaal dat wordt gebruikt door de binaire teller 710 tijdens de programmeermodus 444 Hz, hetgeen leidt tot een gegevenskloksignaal van 222 Hz. De werking van de vrijgeefpoorten en van de temperatuurpoorten is identiek aan die welke hierboven is beschreven.

Wanneer het laatste adres van het eenmaal programmeerbare geheugen 9 is geprogrammeerd, verandert de waarde van 1 naar 0. Dit veroorzaakt dat het programmeerverhindersignaal dat wordt 10 uitgevoerd het inwendige kloksignaal van de gegevenssequencer 7 wijzigt van de 444 Hz snelheid in de 7109 Hz snelheid. Dientengevolge stelt, gedurende de volgende ondervraging door de ondervrager 100, de ondervrager 100 vast dat het de antwoordzender 200 niet zal moeten programmeren, gebaseerd op deze nieuwe ontvangen PSK-gegevenssnelheid.

‘ Om het programmeerbesturingssignaal te produceren, is de vermogensversterker 2 voorzien van een 15 p-kanaal vermogensMOSFET, hetgeen 24 volt veroorzaakt om te worden aangelegd aan de primaire zijde van de bekrachtiger. Dit veroorzaakt een veel sterker excitatieveld om te worden opgewekt. Het is dit hoge excitatieveld dat veroorzaakt dat het bit waartoe op het ogenblik toegang wordt verkregen binnen de antwoordzender 200 wordt geprogrammeerd tot 0. Aan het ontvangsteinde is de gelijkrichter/regulator 5 voorzien van een zenerdiode om de programmeerspanning te beperken tot de 12 volt die hierboven is 20 besproken.

Door te voorzien in een programmeerbaar geheugen dat een verhindersignaal afgeeft telkens wanneer elk van zijn adressen is geprogrammeerd en een gegevenssequencer die een inwendige gegevensklok heeft die werkzaam is bij een verschillende snelheid gedurende het programmeren en gedurende het lezen, wordt een eenmaal programmeerbaar geheugen verschaft dat een programmeur die het ondervrager-25 antwoordzenderstelsel volgens de onderhavige uitvinding gebruikt, in staat stelt om zijn eigen niet-wisbare identificatiecodes voor het te volgen dier te kiezen na het vervaardigen van de antwoordzender. Bovendien wordt de doelmatigheid van zowel het programmeren en het verzenden van gegevens verhoogd door gebruik te maken van een signaal met lagere frequentie gedurende het programmeren dan gedurende het ontvangen.

30 Verwezen wordt nu naar de figuren 6-9 waarin een antwoordzender 200 die is geconstrueerd overeenkomstig een uitvoeringsvorm van de uitvinding, wordt getoond. De antwoordzender 200 omvat een substraat 25. De gelijkrichter/regulator 5 is op het substraat 25 gemonteerd tezamen met een chip-thermistor 19. Een chip 20 die de structuren van de frequentiegenerator en modulator 6, de gegevenssequencer 7, de temperatuur-in-frequentie-omzetter 8, het eenmaal programmeerbare geheugen 9 en de manchester-35 codeerder en aanhefgenerator 10 huisvest, wordt ook gedragen op het substraat 25. De gelijkrichter/ regulator 5, de chip 20 en de chip-thermistor 19 worden elektrisch aan elkaar gekoppeld door verbindings-banen 27 die zijn afgezet op het substraat 25.

Ontvangst- en zendantennes 4,11 worden gevormd rondom een ferrietstaaf 21. De zendantenne 11 wordt gevormd door het wikkelen van een spoel 31 om de ferrietstaaf 21. De ontvangstantenne 4 wordt 40 gevormd door een spoel 34 die is gewikkeld om de ferrietstaaf 21. De spoelen 31,34 worden gekoppeld aan de gelijkrichter/regulator 5 door hechtingscontactvlak 24.

In een uitvoeringsvoorbeeld wordt de antwoordzender 200 ingekapseld in een glazen capsule 28. De capsule is 12,7 mm tot 19 mm lang en heeft een diameter van 2 mm tot 2,5 mm. De glazen capsule kan hetzij zijn bekleed met een beschermende epoxy, hetzij geheel zijn vervangen door een beschermende 45 epoxy, hetzij zijn behandeld om een migratie in dieren te voorkomen.

De ondervrager 100 kan zijn gehuisvest in twee afzonderlijke delen voor een gemakkelijk gebruik. De vermogensversterker 2, de impedantiebuffer 13, de zendantenne 3 en de ontvangstantenne 12 kunnen zijn gehuisvest in een tastersamenstel zoals bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.526.177. De overige structuur van de bekrachtiger 100 kan zijn gehuisvest in een geschieden behuizing. Een dergelijke 50 structuurdifferentiatie vermindert elke interferentie vanuit het microbesturingsorgaan 16, de frequentiegenerator 1 of de gastheercomputer met hetzij de zendantenne 3 of de ontvangstatenne 12.

Door het vormen van de frequentiegenerator en modulator, de gegevenssequencer, het geheugen, de temperatuur-in-frequentieomzetter en de manchestercodeerder en aanhefgenerator op een enkele chip worden voordelen in afmeting en kosten verkregen. Door de gehele antwoordzender kleiner dan 19 mm 55 lang en met een diameter van 2,5 mm of minder te vormen, wordt het gehele samenstel implanteerbaar.

Aldus zal duidelijk zijn dat de hierboven vermelde doelen en die welke blijken uit de voorgaande beschrijving op doelmatige wijze zijn verkregen en het zal duidelijk zijn dat, aangeziene zekere wijzigingen

Claims (4)

5 9 195067 kunnen worden aangebracht in de bovenstaande constructie zonder buiten het kader van de uitvinding te treden, alle materie die is opgenomen in de bovenstaande beschrijving of die is getoond in de bijgaande tekening zal worden begrepen als illustratief en niet als beperkend.

1. Passieve antwoordzender geschikt om te worden geïmplanteerd in een gastheer, omvattende een ontvangstantenne-orgaan voor het ontvangen van een ingangssignaal, een monitororgaan voor het volgen 10 van kenmerken van de gastheer en het uitvoeren van kenmerkende gegevens die daarmee in overeenstemming zijn, en een zendantenne-orgaan voor het verzenden van een uitgangssignaal, waarbij het uitgangssignaal de kenmerkende gegevens omvat, waarbij het monitororgaan een chipthermistor bevat voor het detecteren van de temperatuur van de gastheer en voor het uitvoeren van een weerstand in reactie daarop en een temperatuur-in-frequentie omzetorgaan voor het omzetten van de weerstand naar een frequentie, 15 waarbij de frequentie uitgevoerd wordt door het zendantenneorgaan.

2. Passieve antwoordzender volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de antwoordzender een lengte heeft kleiner dan 19 mm en een diameter kleiner dan 2,5 mm.

3. Passieve antwoordzender volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de frequentlegenerator en modulator, de gegevenssequencer, een programmeerbaar geheugen, de temperatuur-in-frequentieomzetter 20 en een manchestercodeerder en aanhefgenerator op een enkele chip zijn aangebracht.

4. Passieve antwoordzender volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze een substraat omvat en een ferietstaaf, waarbij de ontvangstantenne gevormd is door een spoel die is gewikkeld zijn om ferrietstaaf, waarbij de zendantenne gevormd is door een tweede spoel gewikkeld om de ferrietstaaf, en de antwoordzender verder een programmeerbaar geheugen en sequentieermiddelen omvat als een 25 enkele chip gemonteerd op het substraat. Een gegevensrangschikker ("sequencer") ontvangt het ondervragingssignaal en stelt de sensorschakeling in staat een signaal uit te voeren dat representatief is voor de waar te nemen toestand. De gegevenssequencer veroorzaakt dat het signaal dat representatief is voor de toestand wordt uitgevoerd via een zendantenne die is opgenomen in de antwoordzender. Hierbij 7 bladen tekening | |