WO1980000054A1 - Measurement signal transmitter for continuous watching of the mother and the child before and during child birth - Google Patents

Measurement signal transmitter for continuous watching of the mother and the child before and during child birth Download PDF

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WO1980000054A1
WO1980000054A1 PCT/EP1979/000047 EP7900047W WO8000054A1 WO 1980000054 A1 WO1980000054 A1 WO 1980000054A1 EP 7900047 W EP7900047 W EP 7900047W WO 8000054 A1 WO8000054 A1 WO 8000054A1
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capsule
transmitter
signal
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PCT/EP1979/000047
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H Czerny
H Schmidt
J Morgenstern
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H Czerny
H Schmidt
J Morgenstern
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/683—Means for maintaining contact with the body
    • A61B5/6831—Straps, bands or harnesses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • A61B5/0004—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by the type of physiological signal transmitted
    • A61B5/0011—Foetal or obstetric data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/43—Detecting, measuring or recording for evaluating the reproductive systems
    • A61B5/4306—Detecting, measuring or recording for evaluating the reproductive systems for evaluating the female reproductive systems, e.g. gynaecological evaluations
    • A61B5/4343—Pregnancy and labour monitoring, e.g. for labour onset detection

Definitions

  • the invention relates to a transducer unit for the continuous monitoring of mother and child before and during childbirth, comprising: a capsule which can be attached to the mother's abdomen and which is arranged in the capsule and which provides measurement data about the condition of mother and child, means for transmitting this measurement data , and registration means for recording the transmitted measurement data.
  • Known transducers of this type are set up to determine a maximum of 2 measurement data, namely childish (fetal) EKG and contractions. These are transmitted by a transmitter (telemetry transmitter) with two channels, which has a relatively large volume and is separate from the measuring sensors.
  • the known arrangement requires cable connections on the abdomen of the mother. This affects the mother's free mobility, which is necessary for modern methods of birth control.
  • the invention is based on the object of designing a measuring unit of the type defined at the outset in such a way that the mobility and convenience of the mother are impaired as little as possible by the measuring unit and a larger number of data can be measured, transmitted and recorded.
  • the capsule transducer for several of the following parameters contains: fetal (child)
  • the means for transmitting this measurement data are formed by a transmitter which is arranged in the capsule and a receiver unit which is arranged remote therefrom,
  • the signals of the individual transducers can be successively connected to a pulse width modulator by means of a multiplexer controlled by clock pulses and can thus be converted into pulses, the widths of which depend on the respective signals, these pulses being transmitted by the transmitter.
  • a power source is also provided in the capsule for supplying both the measuring transmitter and the transmitter and the signal processing means connected upstream of the transmitter,
  • the registration means are formed by a compensation recorder, the deflection of which is picked up by a Weqgeber and returned to the signal input.
  • the transducer unit including the strongly miniaturized transmitter and transducers, is thus arranged in a relatively small capsule which can be fastened to the abdomen without nuisance to the mother and which transmits the measurement data to a monitoring station.
  • Fig. 1 shows schematically a section through the capsule.
  • FIG 2 shows the circuit arrangement for multi-channel signal transmission provided for the transmission of the measurement data.
  • Fig. 3 shows the waveforms at various points in the circuit arrangement.
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of the construction of a mechanical-capacitive divider for tapping the deflection of the compensation chart recorder
  • Fig. 5 shows an associated circuit
  • the sensor unit has a capsule 10 with a bottom 12.
  • the base 12 of the capsule which lies against the abdomen 14 of the mother, is slightly concave and flexible.
  • a highly miniaturized transmitter 16 with a power supply is arranged in the upper part of the capsule, the power source for the transmitter also supplying the measuring sensors.
  • an electrical temperature sensor 20 in the form of an S JTf is centrally located in the bottom 12 of the capsule 10, which abuts the lower abdomen of the nut
  • O PI PTC resistor arranged in the base 12 of the capsule.
  • an ultrasound transmitter and receiver 22 which is part of an ultrasound Doppler device 24, which serves as a measuring device for locating the fetal heart.
  • the ultrasonic transmitter and receiver 22 is arranged in a ring around the temperature sensor 20 on the underside of a can-shaped intermediate housing 2, which contains the electronic components of the temperature sensor 20 and the ultrasonic Doppler device 24.
  • the intermediate housing 26 is connected via a central pin 28 to a further intermediate housing 30 which sits centrally in the capsule.
  • the intermediate housing 30 there is a piezo element 32, which serves as a sound transducer for recording the fetal heart sound via the intermediate housing 30 and the pin 28 and the intermediate housing 26, the piezo element is in sound-conducting contact with the capsule bottom 12.
  • a pin 34 On the intermediate housing 30 sits in alignment with the pin 28, a pin 34 whose tip 36 abuts a spring steel strip 38, which is clamped at its other end by means of a clamping device 40 in the capsule.
  • the spring plate strip 38 carries a transducer 42, for example in the form of a strain gauge n, which responds to the deflection of the spring plate strip 38.
  • the intermediate housing 30 is axially movable in the capsule 10 via a spring membrane 44, and likewise the pin 34 is longitudinally movable with the bottom 12 of the capsule 10.
  • the sensor 42 thus responds to the deflection of the base relative to the remaining parts of the capsule 10. This deflection provides a measure of the uterine tension and thus of the contraction.
  • the capsule 10 is fastened to the lower abdomen 14 of the nut by means of an elastic band 46.
  • the ends of this band are attached to the ends of an elastically flexible strip 48, which is supported on two cutting edges 50, 52 mounted at a distance from one another on the outside of the capsule 10.
  • On the strip 48 there are ⁇ O Sensors 54, 56, for example in the form of strain gauges, are attached, which respond to the deflection of the strip 48.
  • the deflection of the strip 48 takes place in accordance with the tension of the elastic band 46, which in turn varies due to the breathing activity of the mother.
  • the signals from the transmitter 16 are received by a receiver arrangement 57 and converted into analog output signals, which are recorded by a compensation recorder 58.
  • the signals are converted into a pulse width proportional to them by means of a pulse width modulator, i.e. Duration of an impulse to be implemented.
  • a pulse width modulation has the advantage that the information is retained in the transmitted signal regardless of changes in the amplitudes, such as can occur during long-distance transmission.
  • these signals are successively switched to a pulse width modulator by means of a multiplexer and converted into a sequence of pulses, the width of each pulse being analogous to one of the signals. There is a pause between each sequence of pulses as a reference mark to enable the assignment of the pulses to the various signals on the receiver side.
  • the multiplexer is practically a series of (electronic) switches, one of which is closed by a counter depending on the counter reading.
  • the counter is acted upon by clock pulses from a clock generator.
  • the various signals are successively connected to a common output line via the switches, which is led to the pulse width modulator in a circuit arrangement of the present type.
  • the problem arises that a signal whose amplitude exceeds a certain level can generate a pulse which is so wide that this pulse extends into the time interval assigned to the next signal.
  • Crosstalk then takes place from one channel to the adjacent channel.
  • a time limiter circuit is provided in the preferred embodiment, by means of which the width the pulse is limited to a value which is smaller than the time interval between the clock pulses.
  • the signal amplitudes to be converted into pulse widths are not limited, but rather the pulse widths themselves are limited directly by a time limiter circuit.
  • Such a time limiter circuit can be constructed using simple means and does not lead to non-linearities.
  • the circuit arrangement contains a clock generator 60 which supplies clock pulses ⁇ - (FIG. 3).
  • the clock pulses A are counted into a counter 62.
  • the counter 62 controls a multiplexer 64, which is practically a series of, for example, nine electronic switches, with an associated switch being closed for each number stored in the counter 62. Via each of the switches, an associated signal input a, b, c ... i can be connected to a common signal output 66 of the multiplexer 64.
  • the pulse width modulator 68 contains a current source 70 through which a capacitor 72 can be charged.
  • Parallel to the capacitor 72 is a controlled switch 74, which in practice is formed by an electronic component and via which the capacitor 72 can be discharged.
  • the voltage across capacitor 72 increases linearly with time when switch 74 is open.
  • This voltage is connected to an input of a comparator 76.
  • the comparator 76 At the other input of the comparator 76 there is the output 66 of the multiplexer 64, that is to say the signal which is switched through to this output 66.
  • the switch 74 With each clock pulse A, the switch 74 is temporarily closed in a manner to be described. The capacitor 74 is discharged and the capacitor voltage increases linearly with time.
  • the comparator 76 is in a first switching state when the capacitor voltage is less than the signal voltage present in this time interval, and changes to a second switching state when the capacitor voltage reaches the signal voltage.
  • the time period during which the comparator 76 is in the first switching state is proportional to the signal voltage and determines the pulse width of an output pulse. 1 If, as in the prior art / the output 66 of the multiplexer 64 were to be switched directly to the comparator 76, crosstalk from one channel to the next could take place with a high signal voltage.
  • the voltage on capacitor 72 then does not reach the level of the signal voltage during the time interval from one clock pulse to the next, during which said signal voltage is present at output 66 of multiplexer 64, so that the comparator would remain in the first switching state. Without switching back, the pulse would pass into the following pulse caused by the next signal voltage. This is avoided in the circuit shown.
  • the clock pulses A of the clock generator 60 trigger a monostable multivibrator 78 with their leading edges, each of which supplies a pulse B.
  • This pulse B is switched once to the "reset” input of a bistable multivibrator 80.
  • pulse B triggers with its trailing edge a monostable multivibrator 82 which generates a pulse C.
  • This pulse C is given to the "set" input of the flip-flop 80.
  • the bistable multivibrator 80 is thus normally set, as represented by signal D in FIG. 3, and is only reset for a short time interval starting with the leading edge of clock pulse A and ending with the trailing edge of pulse B.
  • This signal D is inverted by an inverter 84 and controls the switch 74 so that the switch 74 is closed during said time interval.
  • the output signal C of the bistable multivibrator 80 is further connected via an AND gate 86 to a 5 monostable multivibrator 88.
  • an AND gate 86 At the second input of the AND gate 86 there is an output 92 of the counter 62 via an inverter 90, at which an output signal at the counter reading ten of counter 62 occurs.
  • the AND gate 86 supplies the signal G in FIG. 3.
  • the monostable multivibrator 88 supplies a pulse H, the leading edge of which coincides with the trailing edge of the signal G.
  • the back edge of this pulse H triggers a monostable multivibrator 92.
  • the pulse H is switched to the "set" input of a flip-flop 94.
  • the output signal of the comparator 76 is at the "reset" input of the bistable multivibrator 94.
  • the monostable multivibrator 92 delivers a pulse I, the leading edge of which coincides with the trailing edge of the pulse H and. the duration of which is such that it ends before the leading edge of the next clock pulse A.
  • This pulse I controls a switch 96 which is connected between the output 66 of the multiplexer 64 and the comparator 76.
  • the output signal J of the flip-flop 94 is connected to an output 98 of the circuit arrangement and reproduces the signals at the signal inputs in the form of a sequence of pulses, the pulse width of which is normally proportional to the signals.
  • the inverted signal D closes the switch 74 and discharges the capacitor 72.
  • the switch 24 opens again and the capacitor 72 is charged linearly by the current source 70 over time, as represented by the signal E in FIG. 3.
  • This signal E is at an input of the comparator 76.
  • the switch 96 is closed and the signal from the output 66 of the multiplexer 64 is applied to the > input of the comparator 76. This signal is normally greater than the voltage that has previously developed across capacitor 72.
  • the signal at the lower input of the comparator 76 is then zero, while a voltage is present at the capacitor 72.
  • the comparator 76 is in the aforementioned "second" switching state. After the signal voltage has been applied via the switch 76, this signal voltage becomes greater than the voltage that had previously developed across the capacitor 72. The comparator 76 goes into the "first” switching state. The comparator 76 remains in this switching state until the voltage at the capacitor 72 has reached the signal voltage. The comparator 76 then returns to the "second" switching state.
  • the bistable multivibrator 94 is set by the leading edge of the pulse H, i.e. immediately after the switch 74 is reopened and the start of the rise of the signal E .. It is reset when the comparator 76 is switched back, when the rising voltage E-on the capacitor 72 Signal voltage has reached.
  • the pulse width of the pulse J supplied by the flip-flop 94 is therefore strictly proportional to the signal voltage.
  • the signal voltage becomes so great that the voltage E present at the capacitor 72 does not become equal to the signal voltage during the available time interval, then the signal voltage is switched off by the switch 96 after a predetermined time within the time interval between successive clock pulses, i.e. that on the lower entrance of the
  • the monostable multivibrator 92 delays the activation of the .signal voltage compared to the closing of the switch 74 and thus ensures defined conditions which are independent of small differences in the switching times.
  • the recorder 58 must record repetitive, pulsating signals that are relatively fast. In the case of a compensation recorder with a conventional Poggendorf circuit, in which a potentiometer is used as the travel sensor, this would result in an undesirable delay due to the friction and thus in the distortion of the recording and in rapid wear of the potentiometer.
  • a capacitive displacement transducer is therefore preferably used in the recorder as a travel sensor, which picks up the deflection of the recorder.
  • OMPI / .. WIPO - Capacitive displacement transducers with a mechanical-capacitive divider are known, in which, in straight-line operation, the voltage tapped at the divider by means of a decoupling transformer is rectified and drives a power amplifier.
  • the linearity of the displacement transducer depends on the linearity of the components connected downstream of the divider. The temperature response of these components is fully included in the measurement as an error. A relatively expensive transformer is also required.
  • a capacitive displacement transducer in which a mechanical-capacitive divider is arranged in an AC bridge.
  • the bridge branch opposite the divider is formed by capacitance diodes, i.e. of capacities that are variable depending on a control voltage.
  • the bridge diagonal voltage is tapped via a decoupling transformer and rectified. The rectified and smoothed voltage thus obtained is reduced to one
  • a capacitive displacement transducer is provided for the recorder 58 in the preferred embodiment, in which the tap is connected to the non-inverting input of a differential amplifier designed as an operational amplifier, the inverting input of which is connected via an ohmic resistor Earth is connected, in which the output of the differential amplifier is rectified via a diode and is connected for smoothing to a capacitor with a parallel ohmic resistor, in which the DC voltage across the capacitor is also connected via a multi-stage amplifier to generate a DC output voltage at a Signal ⁇ output is amplified and in which the DC output voltage is finally fed back through an ohmic resistor in the negative feedback sense to the inverting input of the differential amplifier.
  • the AC voltage taken off at the tap can be converted linearly and independently of the characteristics and the temperature response of the components into an output DC current or an output slip voltage.
  • an AC voltage is compared with the DC feedback signal. This is possible because in the subsequent signal processing only the average DC value of the AC voltage present is used.
  • the mechanical-capacitive divider can be produced in a sufficiently linear and reproducible manner. No decoupling transformer is required.
  • FIGS. 4 and 5 Such a capacitive displacement sensor is shown in FIGS. 4 and 5.
  • the mechanical-capacitive divider 110 contains a pair of rectangular, mutually insulated capacitor plates 112, 114, which are parallel to one another with a free space 116 are arranged in between.
  • the capacitor plates 112 and 114 are divided obliquely, namely by a slot 118 or 120 running diagonally to each capacitor plate 112, 114.
  • the slots 118 and 120 run parallel to one another.
  • the capacitor plate 112 is divided into two triangular parts 122 and 124.
  • the capacitor plate 114 is divided into two triangular parts 126 and 128.
  • An alternating voltage generator 130 is connected to one terminal with a line 132 and with another terminal to a line 134.
  • the line 132 is connected via a branch line 136 to the part 122 of the capacitor plate 112 and via a branch line 138 to the part 128 of the capacitor plate 114.
  • the line 134 is connected via a branch line 140 to the part 124 of the capacitor plate 112 and via a branch line 142 to the part 128 of the capacitor plate 114.
  • the parts 122, 126 thus form a capacitor which is applied to the AC voltage generator 130 with one polarity, and the parts 124, 128 form a capacitor which is connected to the AC voltage generator 130 with the opposite polarity.
  • An elongated rectangular intermediate plate 144 is arranged between these capacitor plates 112 and 114 and is movable in the direction of the double arrow 146 in accordance with the deflection of the pen 58.
  • This intermediate plate 144 forms a tap of the mechanical-capacitive divider 110, at which an AC voltage is tapped, the .
  • the amplitude depends linearly on the path of the intermediate plate 144 relative to the capacitor plates.
  • the tap formed by the intermediate plate 144 is located at the non-inverting input 146 of a differential amplifier 148 designed as an operational amplifier.
  • the input 146 of the differential amplifier 148 is high-resistance, and the differential amplifier 148 is idle.
  • the output signal of the differential amplifier 148 is rectified by a diode 150 and connected for smoothing to a capacitor 152 with an ohmic resistor 154 connected in parallel.
  • a smoothed DC voltage is generated in this way.
  • This smoothed DC voltage is amplified via a multi-stage amplifier 156 to generate an output loan voltage at a signal output 158.
  • the amplifier 156 contains a transistor 160, the base of which is connected to the capacitor 152 and a transistor 162, the base of which is connected to the collector of the transistor 160. "The transistors 160, 162 effect a power amplification.
  • the voltage or the current at the output 158 is connected via a resistor 164 to the inverting input 166 of the differential amplifier 148.
  • This input 166 is connected to earth in the usual way via an ohmic resistor 168.
  • the highly amplified DC output voltage is fed back to the inverting input 166 of the differential amplifier 148, by means of which the influence of non-linearities and changes in the electronic components is suppressed.
  • the parts 122, 124 and 126, 128 of the capacitor plates 112, 114 consist of copper claddings on insulating plates 170, 172.

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Abstract

With a view to continuous watching of the mother and the child before and during child birth, a capsule (10) is placed on the lower part of the abdomen of the mother. This capsule contains a measurement signal generator (20, 22, 32, 42, 54, 56) which provides more than two data concerning the status of the mother and the child, for example, the ECG, the work of the child birth, the temperature of the skin, the hart beats of the foetus. These data are converted into pulses at determined repetition frequency by clock pulses by means of a multiplexer (64) and a modulator in the width of the pulses (68). This pulses are transmitted to a receiver (57) by a transmitter (16) placed into the capsule (10), transformed into analog signals and transcribed by a potentiometric register (58). The width of the pulses is limited by a time limitation circuit (78-84), at a value which is smaller than the time spacing of the clock pulses. The potentiometric register (58) comprises a capacitive-mechanical divider (110) acting as a detector for the balancing of the deviation of the register. This divider is connected so that the progress in temperature and the linearity of the components entered later should not be critical.

Description

Meßgebereinheit zur laufenden Überwachung von Mutter und Kind vor und während der Geburt Sensor unit for the continuous monitoring of mother and child before and during birth
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung betrifft eine Meßgebereinheit zur laufenden Überwachung von Mutter und Kind vor und während der Geburt enthaltend: eine auf dem Unterleib der Mutter anbringbare Kapsel, in der Kapsel angeordnete Meßgeber, die Meßdaten über den Zustand von Mutter und Kind liefern, Mittel zum Übertragen dieser Meßdaten, und Registrier¬ mittel zum Aufzeichnen der übertragenen Meßdaten.The invention relates to a transducer unit for the continuous monitoring of mother and child before and during childbirth, comprising: a capsule which can be attached to the mother's abdomen and which is arranged in the capsule and which provides measurement data about the condition of mother and child, means for transmitting this measurement data , and registration means for recording the transmitted measurement data.
Zugrunde liegender Stand der Technik Bekannte Meßgeber dieser Art sind zur Bestimmung von maximal 2 Meßdaten, nämlich von kindlichem (fetalem) EKG und Wehen, eingerichtet. Diese werden von einem Sender (Telemetriesender) mit zwei Kanälen übertragen, der relativ großvolumig ist und von den Meßqebern getrennt ist. Die bekannte Anordnung erfordert Kabelverbindungen auf dem Unterleib der Mutter. Dadurch wird die freie Beweglichkeit der Mutter beeinträchtigt, die für moderne Methoden der Geburtsleitunq erforderlich ist.Underlying state of the art Known transducers of this type are set up to determine a maximum of 2 measurement data, namely childish (fetal) EKG and contractions. These are transmitted by a transmitter (telemetry transmitter) with two channels, which has a relatively large volume and is separate from the measuring sensors. The known arrangement requires cable connections on the abdomen of the mother. This affects the mother's free mobility, which is necessary for modern methods of birth control.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßqeber- einheit der eingangs definierten Art so auszubilden, daß die Beweglichkeit und Bequemlichkeit der Mutter durch die Meßgebereinheit möglichst wenig beeinträchtigt wird und eine größere Anzahl von Daten gemessen, übertragen und aufgezeichnet werden kann.The invention is based on the object of designing a measuring unit of the type defined at the outset in such a way that the mobility and convenience of the mother are impaired as little as possible by the measuring unit and a larger number of data can be measured, transmitted and recorded.
Offenbarung der Erfindung .Disclosure of the invention.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß (a) die Kapsel Meßgeber für mehrere der nachstehen¬ den Meßgrößen enthält: fetales (kindliches)According to the invention this is achieved in that (a) the capsule transducer for several of the following parameters contains: fetal (child)
und mütterliches EKG, fetalen Herzschall, Wehen, mütterliche Atmung, mütterliche Haut¬ temperatur, Lokalisieren der fetalen Herz¬ klappen, Bewegungen des Kindes und fetale Thoraxbewegung ,and maternal EKG, fetal heart sound, contractions, maternal breathing, maternal skin temperature, localization of the fetal heart valves, movements of the child and fetal thoracic movement,
(b) die Mittel zum übertragen dieser Meßdaten von einem Sender, der in der Kapsel angeordnet ist, und einer entfernt davon angeordneten Empfänger einheit gebildet sind,(b) the means for transmitting this measurement data are formed by a transmitter which is arranged in the capsule and a receiver unit which is arranged remote therefrom,
(c) die Signale der einzelnen Meßgeber mittels eines durch Taktimpulse gesteuerten Multi- plexers nacheinander auf einen Pulsbreitenmodu¬ lator aufschaltbar und so in Impulse umsetzbar sind, -deren Breiten von den jeweiligen Signalen abhängen, wobei diese Impulse von dem Sender übertragen werden.(c) the signals of the individual transducers can be successively connected to a pulse width modulator by means of a multiplexer controlled by clock pulses and can thus be converted into pulses, the widths of which depend on the respective signals, these pulses being transmitted by the transmitter.
(d) in der Kapsel weiterhin eine Stromquelle zur Versorgung sowohl der Meßgeber als des Senders und der dem Sender vorgeschalteten Signalauf- bereitungsmittel vorgesehen ist,(d) a power source is also provided in the capsule for supplying both the measuring transmitter and the transmitter and the signal processing means connected upstream of the transmitter,
(e) die Registriermittel von einem Kompensations¬ schreiber gebildet sind, dessen Ausschlag durch einen Weqgeber abgegriffen und auf den Signal- eingang zurückgeführt wird.(e) the registration means are formed by a compensation recorder, the deflection of which is picked up by a Weqgeber and returned to the signal input.
Die Meßgebereinheit einschließlich stark miniaturisiertem Sender und Meßgebern ist somit in einer relativ kleinen Kapsel angeordnet, die ohne Belästigung der Mutter auf deren Unterleib -befestigt werden kann und die Meßdaten zu einer Überwachunqsstation überträgt.The transducer unit, including the strongly miniaturized transmitter and transducers, is thus arranged in a relatively small capsule which can be fastened to the abdomen without nuisance to the mother and which transmits the measurement data to a monitoring station.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
O Kurze Beschreibung der ZeichnungenO Brief description of the drawings
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings:
Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch die Kapsel.Fig. 1 shows schematically a section through the capsule.
Fig. 2 zeigt die zur Übertragung der Meßdaten vorgesehene Schaltungsanordnung zur Mehr¬ kanal-Signalübertragung.2 shows the circuit arrangement for multi-channel signal transmission provided for the transmission of the measurement data.
Fig. 3 zeigt die Signalverläufe an verschiedenen Stellen der Schaltungsanordnung.Fig. 3 shows the waveforms at various points in the circuit arrangement.
Fig. 4 zeigt schematisch-perspektivisch den Auf¬ bau eines mechanisch-kapazitiven Teilers zum Abgreifen des Ausschlags des Kompensationsschreibers und4 shows a schematic perspective view of the construction of a mechanical-capacitive divider for tapping the deflection of the compensation chart recorder and
Fig. 5 zeigt eine zugehörige Schaltung.Fig. 5 shows an associated circuit.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung . . .Best way to carry out the invention. . .
Die Meßgebereinheit weist eine Kapsel 10 mit einem Boden 12 auf. Der Boden 12 der Kapsel, der am Unterleib 14 der Mutter anliegt, ist leicht konkav geformt und flexibel. In der Kapsel ist im oberen Teil ein stark miniaturisierter Sender 16 mit Stromversorgung ange¬ ordnet, wobei die Stromquelle für den Sender auch die Meßgeber versorgt.The sensor unit has a capsule 10 with a bottom 12. The base 12 of the capsule, which lies against the abdomen 14 of the mother, is slightly concave and flexible. A highly miniaturized transmitter 16 with a power supply is arranged in the upper part of the capsule, the power source for the transmitter also supplying the measuring sensors.
In dem am Unterleib der Mutter anliegenden Boden 12 der Kapsel sitzen drei Elektroden zur Aufnahme der EKGs des Kindes und der Mutter. Weiterhin ist zentral in dem am Unterleib der Mutter anliegendenBoden 12 der Kapsel 10 ein elektrischer Temperatur-Meßgeber 20 in Gestalt eines S JTfThree electrodes for receiving the ECGs of the child and the mother sit in the base 12 of the capsule, which lies against the mother's abdomen. Furthermore, an electrical temperature sensor 20 in the form of an S JTf is centrally located in the bottom 12 of the capsule 10, which abuts the lower abdomen of the nut
O PI PTC-WiderStands angeordnet. In dem Boden 12 der Kapsel is weiterhin ein Ultraschallsender und -empfänger 22 ange¬ ordnet, welcher ein Teil einer Ultraschall-Doppler¬ einrichtung 24 ist, die als Meßgeber zur Ortung des fetalen Herzens dient. Der Ultraschallsender und -empfäng 22 ist ringförmig um den Temperatur-Meßgeber 20 herum auf der Unterseite eines dosenförmigen Zwischengehäuses 2 angeordnet, welches die elektronischen Bauteile des Temperatur-Meßgebers 20 und der Ultraschall-Dopplerein- richtung 24 enthält. Das Zwischengehäuse 26 ist über eine zentralen Zapfen 28 mit einem weiteren Zwischengehäuse 30 verbunden, das zentral in der Kapsel sitzt. In dem Zwischengehäuse 30 sitzt ein Piezoelement 32, welches als Schall-Meßgeber zur Aufnahme des fetalen Herzschalls dien über das Zwischengehäuse 30 und den Zapfen 28 sowie das Zwischengehäuse 26 ist das Piezoelement in schall¬ leitendem Kontakt mit dem Kapselboden 12. An dem Zwischen gehäuse 30 sitzt fluchtend mit dem Zapfen 28 ein Stift 34 dessen Spitze 36 an einem Federblechstreifen 38 anliegt, der an seinem anderen Ende mittels einer Klemmvorrichtung 40 in der Kapsel eingespannt ist. Der Federblechstreifen 38 trägt einen Meßgeber 42, beispielsweise in Gestalt von Dehnungsmeßstreif n, der auf die Durchbiegung des Feder¬ blechstreifen 38 anspricht. Das Zwischengehäuse 30 ist in der Kapsel 10 über eine Federmembran 44 axialbeweglich ge halfeert, und ebenso ist damit der Stift 34 mit dem Boden 12 der Kapsel 10 längsbeweglich. Der Meßgeber 42 spricht damit auf die Durchbiegung des Bodens relativ zu den übrigen Teilen der Kapsel 10 an. Diese Durchbiegung liefert ein Maß für die Uterusverspannung und damit für die Wehentätigkeit.O PI PTC resistor arranged. In the base 12 of the capsule there is also an ultrasound transmitter and receiver 22, which is part of an ultrasound Doppler device 24, which serves as a measuring device for locating the fetal heart. The ultrasonic transmitter and receiver 22 is arranged in a ring around the temperature sensor 20 on the underside of a can-shaped intermediate housing 2, which contains the electronic components of the temperature sensor 20 and the ultrasonic Doppler device 24. The intermediate housing 26 is connected via a central pin 28 to a further intermediate housing 30 which sits centrally in the capsule. In the intermediate housing 30 there is a piezo element 32, which serves as a sound transducer for recording the fetal heart sound via the intermediate housing 30 and the pin 28 and the intermediate housing 26, the piezo element is in sound-conducting contact with the capsule bottom 12. On the intermediate housing 30 sits in alignment with the pin 28, a pin 34 whose tip 36 abuts a spring steel strip 38, which is clamped at its other end by means of a clamping device 40 in the capsule. The spring plate strip 38 carries a transducer 42, for example in the form of a strain gauge n, which responds to the deflection of the spring plate strip 38. The intermediate housing 30 is axially movable in the capsule 10 via a spring membrane 44, and likewise the pin 34 is longitudinally movable with the bottom 12 of the capsule 10. The sensor 42 thus responds to the deflection of the base relative to the remaining parts of the capsule 10. This deflection provides a measure of the uterine tension and thus of the contraction.
Die Kapsel 10 ist am Unterleib 14 der Mutter mittels eines elastischen Bandes 46 befestigt. Die Enden dieses Bandes sind an den Enden eines elastisch biegsamen Streifens 48 angebracht, der auf zwei im Abstand vonein¬ ander auf der Außenseite der Kapsel 10 angebrachten Schneiden 50,52 abgestützt ist. Auf dem Streifen 48 sind π O Meßgeber 54,56, z.B. in Form von Dehnungsmeßstreifen, angebracht, die auf die Durchbiegung des Streifens 48 ansprechen. Die Durchbiegung des Streifens 48 erfolgt nach Maßgabe der Spannung des elastischen Bandes 46, die wiederum durch die Atemtätigkeit der Mutter variiert.The capsule 10 is fastened to the lower abdomen 14 of the nut by means of an elastic band 46. The ends of this band are attached to the ends of an elastically flexible strip 48, which is supported on two cutting edges 50, 52 mounted at a distance from one another on the outside of the capsule 10. On the strip 48 there are π O Sensors 54, 56, for example in the form of strain gauges, are attached, which respond to the deflection of the strip 48. The deflection of the strip 48 takes place in accordance with the tension of the elastic band 46, which in turn varies due to the breathing activity of the mother.
Die Signale des Senders 16 werden von einer Empfänger¬ anordnung 57 aufgenommen und in analoge Ausgangssignale umgesetzt, die von einem Kompensationsschreiber 58 auf- gezeichnet werden.The signals from the transmitter 16 are received by a receiver arrangement 57 and converted into analog output signals, which are recorded by a compensation recorder 58.
Für die Fernübertragung der Signale ist es vorteilhaft, wenn die Signale mittels eines Pulsbreitenmodulators in eine dazu proportionale Pulsbreite, d.h. Dauer eines Impulses, umgesetzt werden. Eine solche Pulsbreitenmodu¬ lation hat den Vorteil, daß die Information unabhängig von Änderungen der Amplituden, wie sie bei der Fern¬ übertragung auftreten können, in dem übertragenen Signal erhalten bleibt. Wenn mehrere Signale auf einem Kanal, übertragen werden sollen, dann werden diese Signale mittels eines Multiplexers nacheinander auf einen Puls¬ breitenmodulator geschaltet und in eine Folge von Impulsen umgesetzt, wobei die Breite jedes Impulses einem der Signale analog ist. Zwischen jeder Folge von Impulsen liegt eine Pause als Referenzmarke, um empfäήgerseitig die Zuordnung der Impulse zu den verschiedenen Signalen zu ermöglichen.For the remote transmission of the signals, it is advantageous if the signals are converted into a pulse width proportional to them by means of a pulse width modulator, i.e. Duration of an impulse to be implemented. Such a pulse width modulation has the advantage that the information is retained in the transmitted signal regardless of changes in the amplitudes, such as can occur during long-distance transmission. If a plurality of signals are to be transmitted on one channel, these signals are successively switched to a pulse width modulator by means of a multiplexer and converted into a sequence of pulses, the width of each pulse being analogous to one of the signals. There is a pause between each sequence of pulses as a reference mark to enable the assignment of the pulses to the various signals on the receiver side.
Der Multiplexer ist praktisch eine Reihe von (elektronischen) Schaltern, von denen durch einen Zähler in Abhängigkeit vom Zählerstand jeweils einer ge¬ schlossen ist. Der Zähler wird von Taktimpulsen eines Taktgenerators beaufschlagt. Über die Schalter werden die verschiedenen Signale nacheinander an eine gemeinsame Ausgangsleitung gelegt, die bei einer Schaltungsanordnung der vorliegenden Art zu dem Pulsbreitenmodulator geführt ist. Bei bekannten Schaltungsanordnungen zur Mehrkanal- Signalübertragung mit Pulsbreitenmodulator ergibt sich das Problem, daß ein Signal, dessen Amplitude ein bestimmtes Maß überschreitet, einen so breiten Impuls erzeugen kann, daß dieser Impuls sich bis in das dem nächsten Signal zugeordnete Zeitintervall hineinerstreckt. Es erfolgt dann ein übersprechen von einem Kanal auf den benachbarten Kanal.The multiplexer is practically a series of (electronic) switches, one of which is closed by a counter depending on the counter reading. The counter is acted upon by clock pulses from a clock generator. The various signals are successively connected to a common output line via the switches, which is led to the pulse width modulator in a circuit arrangement of the present type. In known circuit arrangements for multi-channel signal transmission with pulse width modulator, the problem arises that a signal whose amplitude exceeds a certain level can generate a pulse which is so wide that this pulse extends into the time interval assigned to the next signal. Crosstalk then takes place from one channel to the adjacent channel.
Es ist versucht worden, dieses Problem dadurch zu lösen, daß die Signale am Eingang oder Ausgang des Multiplexers durch amplitudenbegrenzende Glieder auf einen Maximal¬ wert begrenzt werden. Die Kennlinie solcher amplituden¬ begrenzenden Glieder wird jedoch schon vor Erreichen des Schwellwertes , auf den die Amplitude begrenzt wird, nichtlinear, so daß eine entsprechende Nichtlinearität der Signalübertragung erhalten wird.Attempts have been made to solve this problem by limiting the signals at the input or output of the multiplexer to a maximum value by means of amplitude-limiting elements. However, the characteristic of such amplitude-limiting elements becomes nonlinear even before the threshold value to which the amplitude is limited is reached, so that a corresponding nonlinearity of the signal transmission is obtained.
Um bei einer Schaltungsanordnung der eingangs definierten Art bei optimaler Ausnutzung der für die einzelnen Signale zur Verfügung stehenden Zeitintervalle ein übersprechen zwischen den einzelnen Kanälen zu vermeiden, ohne daß Nichtlinearitäten in der Signalübertragung auftreten, ist bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Zeitbegrenzerschaltung vorgesehen, durch welche die Breite der Impulse auf einen Wert begrenzt ist, der kleiner als der Zeitabstand der Taktimpulse ist. Somit erfolgt nicht eine Begrenzung der in Pulsbreiten um¬ zusetzenden Signalamplituden,sondern durch eine Zeit¬ begrenzerschaltung unmittelbar eine Begrenzung der Pulsbreiten selbst. Eine solche Zeitbegrenzerschaltung kann mit einfachen Mitteln aufgebaut werden und führt nicht zu Nichtlinearitäten.In order to avoid crosstalk between the individual channels in a circuit arrangement of the type defined at the outset, with optimal utilization of the time intervals available for the individual signals, without non-linearities occurring in the signal transmission, a time limiter circuit is provided in the preferred embodiment, by means of which the width the pulse is limited to a value which is smaller than the time interval between the clock pulses. Thus, the signal amplitudes to be converted into pulse widths are not limited, but rather the pulse widths themselves are limited directly by a time limiter circuit. Such a time limiter circuit can be constructed using simple means and does not lead to non-linearities.
Das" ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 beschrieben.The " is described below with reference to Figures 3 and 4.
OM Die Schaltungsanordnung enthält einen Taktgeber 60, der Taktimpulse ~- (Fig. 3) liefert. Die Taktimpulse A werden in einen Zähler 62 eingezählt. Der Zähler 62 steuert einen Multiplexer 64, welcher praktisch eine Reihe von z.B. neun elektronischen Schaltern ist, wobei bei jeder im Zähler 62 gespeicherten Zahl ein zugehöriger Schalter geschlossen ist. über jeden der Schalter ist ein zuge¬ höriger Signaleingang a,b,c...i- miteinem gemeinsamen Signal¬ ausgang 66 des Multiplexers 64 verbindbar.OM The circuit arrangement contains a clock generator 60 which supplies clock pulses ~ - (FIG. 3). The clock pulses A are counted into a counter 62. The counter 62 controls a multiplexer 64, which is practically a series of, for example, nine electronic switches, with an associated switch being closed for each number stored in the counter 62. Via each of the switches, an associated signal input a, b, c ... i can be connected to a common signal output 66 of the multiplexer 64.
Der Pulsbreitenmodulator 68 enthält eine Stromquelle 70, durch welche ein Kondensator 72 aufladbar ist. Parallel zu dem Kondensator 72 liegt ein gesteuerter Schalter 74, der in der Praxis von einem elektronischen Bauteil gebildet ist und über den der Kondensator 72 entladen werden kann. Die an dem Kondensator 72 anliegende Spannung steigt bei geöffnetem Schalter 74 linear mit der Zeit an. Diese Spannung ist auf einen Eingang eines Komparators 76 geschaltet. An dem anderen Eingang des Komparators 76 liegt der Ausgang 66 des Multiplexers 64, also das jeweils auf diesen Ausgang 66 durchge¬ schaltete Signal. Durch jeden Taktimpuls A wird der Schalter 74 _in noch zu beschreibender Weise vorüber¬ gehend geschlossen. Der Kondensator 74 wird entladen, und die KondensatorSpannung steigt linear mit der Zeit an. Der Komparator 76 ist in einem ersten Schaltzustand, wenn die Kondensatorspannung kleiner ist als die in diesem Zeitintervall anliegende Signalspannung, und geht in einen zweiten Schaltzustand über, wenn die KondensatorSpannung die Signalspannung erreicht. Die Zeitdauer, während welcher der Komparator 76 in dem ersten Schaltzustand ist, ist proportional der Signal¬ spannung und bestimmt die Pulsbreite eines Ausgangs- impulses. 1 Würde man, wie bei dem Stand der Technik/den Ausgang 66 des Multiplexers 64 ständig unmittelbar auf den Komparato 76 schalten, so könnte bei einer hohen SignalSpannung ein Übersprechen von einem Kanal zum nächsten statt- 5 finden. Die Spannung am Kondensator 72 erreicht dann während des Zeitintervalls von einem Taktimpuls zum nächsten, während welches die besagte Signalspannung am Ausgang 66 des Multiplexers 64 anliegt, nicht die Höhe der SignalSpannung, so daß der Komparator in dem ersten Schaltzustand verbleiben würde. Der Impuls würde ohne Rückschaltung in den durch die nächste Signalspannung hervorgerufenen folgenden Impuls übergehen. Bei der dargestellten Schaltung wird das vermieden.The pulse width modulator 68 contains a current source 70 through which a capacitor 72 can be charged. Parallel to the capacitor 72 is a controlled switch 74, which in practice is formed by an electronic component and via which the capacitor 72 can be discharged. The voltage across capacitor 72 increases linearly with time when switch 74 is open. This voltage is connected to an input of a comparator 76. At the other input of the comparator 76 there is the output 66 of the multiplexer 64, that is to say the signal which is switched through to this output 66. With each clock pulse A, the switch 74 is temporarily closed in a manner to be described. The capacitor 74 is discharged and the capacitor voltage increases linearly with time. The comparator 76 is in a first switching state when the capacitor voltage is less than the signal voltage present in this time interval, and changes to a second switching state when the capacitor voltage reaches the signal voltage. The time period during which the comparator 76 is in the first switching state is proportional to the signal voltage and determines the pulse width of an output pulse. 1 If, as in the prior art / the output 66 of the multiplexer 64 were to be switched directly to the comparator 76, crosstalk from one channel to the next could take place with a high signal voltage. The voltage on capacitor 72 then does not reach the level of the signal voltage during the time interval from one clock pulse to the next, during which said signal voltage is present at output 66 of multiplexer 64, so that the comparator would remain in the first switching state. Without switching back, the pulse would pass into the following pulse caused by the next signal voltage. This is avoided in the circuit shown.
Die Taktimpulse A des Taktgenerators 60 stoßen mit ihren Vorderflanken eine monostabile Kippschaltung 78 an, welche jeweils einen Impuls B liefert. Dieser Impuls B ist einmal auf den "Reset"-Eingang einer bistabilen Kippschaltung 80 geschaltet. Zum anderen stößt der Impuls B mit seiner Rückflanke eine mono¬ stabile Kippschaltung 82 an, welche einen Impuls C erzeugt. Dieser Impuls C ist auf den "Set"-Eingang der bistabilen Kippschaltung 80 gegeben. Die bistabile Kippschaltung 80 ist somit, wie in Fig. 3 durch das Signal D dargestellt ist, normalerweise gesetzt und nur während eines kurzen Zeitintervalls beginnend mit der Vorderflanke des Taktimpulses A und endend mit der Rückflanke des Impulses B zurückgesetzt. Dieses Signal D wird durch einen Inverter 84 invertiert und steuert 0 den Schalter 74 so, daß der Schalter 74 während dieses besagten Zeitintervalls geschlossen wird.The clock pulses A of the clock generator 60 trigger a monostable multivibrator 78 with their leading edges, each of which supplies a pulse B. This pulse B is switched once to the "reset" input of a bistable multivibrator 80. On the other hand, pulse B triggers with its trailing edge a monostable multivibrator 82 which generates a pulse C. This pulse C is given to the "set" input of the flip-flop 80. The bistable multivibrator 80 is thus normally set, as represented by signal D in FIG. 3, and is only reset for a short time interval starting with the leading edge of clock pulse A and ending with the trailing edge of pulse B. This signal D is inverted by an inverter 84 and controls the switch 74 so that the switch 74 is closed during said time interval.
Das Ausgangssignal C der bistabilen Kippschaltung 80 liegt weiterhin über ein UND-Glied 86 an einer 5 monostabilen Kippschaltung 88. An dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 86 liegt über einen Inverter 90 ein Ausgang 92 des Zählers 62, an welchem ein Ausgangssignal beim Zählerstand zehn des Zählers 62 auftritt. WährendThe output signal C of the bistable multivibrator 80 is further connected via an AND gate 86 to a 5 monostable multivibrator 88. At the second input of the AND gate 86 there is an output 92 of the counter 62 via an inverter 90, at which an output signal at the counter reading ten of counter 62 occurs. While
OM der ersten neun Taktimpulse tritt an dem Ausgang 92 kein Signal auf, so daß dann infolge des Inverters 90 das UND-Glied 86 durchgeschaltet ist. Das UND-Glied 86 liefert das Signal G in Fig. 3. Die monostabile Kipp- Schaltung 88 liefert einen Impuls H, dessen Vorder¬ flanke mit der Rückflanke des Signals G zusammenfällt. Dieser Impuls H stößt mit seiner Rückflanke eine mono- stabile Kippschaltung 92 an. Außerdem ist der Impuls H auf den "Set"-Eingang einer bistabilen Kippschaltung 94 geschaltet. Das Ausgangssignal des Komparators 76 liegt an dem "Reset"-Eingang der bistabilen Kippschaltung 94.OM of the first nine clock pulses, no signal occurs at the output 92, so that the AND gate 86 is then connected as a result of the inverter 90. The AND gate 86 supplies the signal G in FIG. 3. The monostable multivibrator 88 supplies a pulse H, the leading edge of which coincides with the trailing edge of the signal G. The back edge of this pulse H triggers a monostable multivibrator 92. In addition, the pulse H is switched to the "set" input of a flip-flop 94. The output signal of the comparator 76 is at the "reset" input of the bistable multivibrator 94.
Die monostabile Kippschaltung 92 liefert einen Impuls I, dessen Vorderflanke mit der Rückflanke des Impulses H zusammenfällt und. dessen Dauer so bemessen ist, daß er vor der Vorderflanke des nächsten Taktimpulses A endet. Von diesem Impuls I wird ein Schalter 96 gesteuert, der zwischen den Ausgang 66 des Multiplexers 64 und den Komparator 76 geschaltet ist.The monostable multivibrator 92 delivers a pulse I, the leading edge of which coincides with the trailing edge of the pulse H and. the duration of which is such that it ends before the leading edge of the next clock pulse A. This pulse I controls a switch 96 which is connected between the output 66 of the multiplexer 64 and the comparator 76.
Das Ausgangssignal J der bistabilen Kippschaltung 94 liegt an einem Ausgang 98 der Schaltungsanordnung und gibt die Signale an den Signaleingängen in Form einer Folge von Impulsen wieder, deren Pulsbreite normaler¬ weise den Signalen proportional ist.The output signal J of the flip-flop 94 is connected to an output 98 of the circuit arrangement and reproduces the signals at the signal inputs in the form of a sequence of pulses, the pulse width of which is normally proportional to the signals.
Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt:The circuit arrangement described works as follows:
Durch das invertierte Signal D wird der Schalter 74 geschlossen und der Kondensator 72 entladen. Am Ende des so erzeugten Impulses öffnet der Schalter 24 wieder und der Kondensator 72 wird von der Stromquelle 70 linear mit der Zeit aufgeladen, wie durch das Signal E in Fig. 3 dargestellt ist. Dieses Signal E liegt an einem Eingang des Komparators 76. Mit einer durch die monostabile Kippschaltung H vor¬ gegebenen Verzögerung nach dem Wiederöffnen des Schalters 74 wird der Schalter 96 geschlossen und das Signal vom Ausgang 66 des Multiplexers 64 an den > Eingang des Komparators 76 gelegt. Dieses Signal ist normalerweise größer als die Spannung, die sich bis dahin am Kondensator 72 aufgebaut hat.The inverted signal D closes the switch 74 and discharges the capacitor 72. At the end of the pulse generated in this way, the switch 24 opens again and the capacitor 72 is charged linearly by the current source 70 over time, as represented by the signal E in FIG. 3. This signal E is at an input of the comparator 76. With a delay given by the monostable multivibrator H after the switch 74 is reopened, the switch 96 is closed and the signal from the output 66 of the multiplexer 64 is applied to the > input of the comparator 76. This signal is normally greater than the voltage that has previously developed across capacitor 72.
Während der Dauer des Impulses H ist dann das Signal am unteren Eingang des Komparators 76 null, während am Kondensator 72 eine Spannung anliegt. Der Komparator 76 ist in dem vorerwähnten "zweiten" Schaltzustand. Nach Aufschalten der Signalspannung über den Schalter 76 wird diese Signalspannung größer als die Spannung, die sich bis dahin am Kondensator 72 aufgebaut hat. Der Komparator 76 geht in den "ersten" Schaltzustand. In diesem Schaltzustand bleibt der Komparator 76, bis die Spannung am Kondensator 72 die Signalspannung erreicht hat. Dann kehrt der Komparator 76 in den "zweiten" Schaltzustand zurück.During the duration of the pulse H, the signal at the lower input of the comparator 76 is then zero, while a voltage is present at the capacitor 72. The comparator 76 is in the aforementioned "second" switching state. After the signal voltage has been applied via the switch 76, this signal voltage becomes greater than the voltage that had previously developed across the capacitor 72. The comparator 76 goes into the "first" switching state. The comparator 76 remains in this switching state until the voltage at the capacitor 72 has reached the signal voltage. The comparator 76 then returns to the "second" switching state.
Die bistabile Kippschaltung 94 wird gesetzt durch die Vorderflanke des Impulses H, also unmittelbar nach dem Wiederöffnen des Schalters 74 und dem Beginn des Anstiegs des Signals E..Sie wird zurückgesetzt beim Rückschalten des Komparators 76, wenn die ansteigende Spannung E-am Kondensator 72 die Signalspannung erreicht hat. Die Pulsbreite des von der bistabilen Kippschaltung 94 gelieferten Impulses J ist daher der SignalSpannung streng proportional.The bistable multivibrator 94 is set by the leading edge of the pulse H, i.e. immediately after the switch 74 is reopened and the start of the rise of the signal E .. It is reset when the comparator 76 is switched back, when the rising voltage E-on the capacitor 72 Signal voltage has reached. The pulse width of the pulse J supplied by the flip-flop 94 is therefore strictly proportional to the signal voltage.
Wird die Signalspannung so groß, daß während des zur Verfügung stehenden Zeitintervalls die am Kondensator 72 anliegende Spannung E nicht gleich der SignalSpannung wird, dann wird die Signalspannung nach einer vorge¬ gebenen Zeit innerhalb des Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden Taktimpulsen durch den Schalter 96 abgeschaltet, d.h. das auf den unteren Eingang desIf the signal voltage becomes so great that the voltage E present at the capacitor 72 does not become equal to the signal voltage during the available time interval, then the signal voltage is switched off by the switch 96 after a predetermined time within the time interval between successive clock pulses, i.e. that on the lower entrance of the
WI Komparators 76 gegebene Signal wird null. Dadurch geht der Komparator 76 auf jeden Fall nach Ablauf des Impulses I in seinen zweiten Schaltzustand zurück, und dementsprechend wird auch die bistabile Kippschaltung 94 zurückgesetzt.WI Signal given to comparator 76 becomes zero. As a result, the comparator 76 definitely returns to its second switching state after the pulse I has elapsed, and accordingly the bistable multivibrator 94 is also reset.
Die monostabile Kippschaltung 92 verzögert die Auf- schaltung der .SignalSpannung gegenüber dem Schließen des Schalters 74 und sorgt so für definierte, von geringen Unterschieden der Schaltzeitpunkte unabhängige Verhältnisse.The monostable multivibrator 92 delays the activation of the .signal voltage compared to the closing of the switch 74 and thus ensures defined conditions which are independent of small differences in the switching times.
Wenn der Zähler 62 auf "Zehn" springt, erscheint ein Signal am Ausgang 92 des Zählers 62, welches über den Inverter 40, wie'bei "F" in Fig. 2 dargestellt, das UND-Glied 86 sperrt. Während des zehnten Taktes oder Zeitintervalls fällt daher der Impuls G weg. Es wird dadurch die monostabile Kippschaltung 88 nicht ange¬ stoßen, wodurch weder die bistabile Kippschaltung 94 gesetzt, noch eine Spannung über den Schalter 96 an den Komparator 76 gelegt wird. Es tritt daher während des zehnten Taktes eine Pause am Ausgang 98 auf, die eine Zuordnung der einzelnen Impulse J zu den Signalein¬ gängen a,b,c...i gestattet.When the counter 62 jumps to "ten", a signal of the counter 62 which shown via the inverter 40, as' at "F" in Fig. 2, the AND gate blocks 86 appears at the output 92. The pulse G is therefore omitted during the tenth cycle or time interval. As a result, the monostable multivibrator 88 is not triggered, as a result of which neither the bistable multivibrator 94 is set nor is a voltage applied to the comparator 76 via the switch 96. There is therefore a pause at the output 98 during the tenth cycle, which allows the individual pulses J to be assigned to the signal inputs a, b, c ... i.
Der Schreiber 58 muß relativ schnell sich wiederholende pulsierende Signale aufzeichnen. Bei einem Kompen¬ sationsschreiber mit einer üblichen Poggendorf- Schaltung, bei welcher als Weggeber ein Potentiometer benutzt wird, hätte das infolge der Reibung eine uner¬ wünschte Verzögerung und damit Verzerrung der Auf¬ zeichnung und einen schnellen Verschleiß des Potentio¬ meters zur Folge. Es wird daher vorzugsweise in dem Schreiber als Weggeber ein kapazitiver Wegaufnehmer verwendet, der den Ausschlag des Schreibers abgreift.The recorder 58 must record repetitive, pulsating signals that are relatively fast. In the case of a compensation recorder with a conventional Poggendorf circuit, in which a potentiometer is used as the travel sensor, this would result in an undesirable delay due to the friction and thus in the distortion of the recording and in rapid wear of the potentiometer. A capacitive displacement transducer is therefore preferably used in the recorder as a travel sensor, which picks up the deflection of the recorder.
OMPI /.. WIPO - Es sind kapazitive Wegaufnehmer mit einem mechanisch¬ kapazitiven Teiler bekannt, bei denen im Geradeaus¬ betrieb die an dem Teiler mittels eines Auskoppelüber¬ tragers abgegriffene Spannung gleichgerichtet wird und einen Leistungsverstärker ansteuert. Bei diesen bekannten Wegaufnehmern hängt die Linearität des Wegaufnehmers von der Linearität der dem Teiler nachgeschalteten Bauteile ab. Der Temperaturgang dieser Bauteile geht voll als Fehler in die Messung ein. Auch ist dabei ein relativ kostenaufwendiger Übertrager erforderlich.OMPI / .. WIPO - Capacitive displacement transducers with a mechanical-capacitive divider are known, in which, in straight-line operation, the voltage tapped at the divider by means of a decoupling transformer is rectified and drives a power amplifier. In these known displacement transducers, the linearity of the displacement transducer depends on the linearity of the components connected downstream of the divider. The temperature response of these components is fully included in the measurement as an error. A relatively expensive transformer is also required.
Es ist weiterhin ein kapazitiver Wegaufnehmer bekannt, bei dem ein mechanisch-kapazitiver Teiler in einer Wechselstrombrücke angeordnet ist. Der dem Teiler gegen- überliegende Brückenzweig wird von Kapazitätsdioden gebildet, d.h. von Kapazitäten, die in Abhängigkeit von einer SteuerSpannung veränderlich sind. Die Brücken¬ diagonalSpannung wird über einen Auskoppelübertrager abgegriffen und gleichgerichtet. Die so erhaltene gleich- gerichtete und geglättete Spannung wird auf einenA capacitive displacement transducer is also known, in which a mechanical-capacitive divider is arranged in an AC bridge. The bridge branch opposite the divider is formed by capacitance diodes, i.e. of capacities that are variable depending on a control voltage. The bridge diagonal voltage is tapped via a decoupling transformer and rectified. The rectified and smoothed voltage thus obtained is reduced to one
Leistungsverstärker gegeben, der einen Ausgangsstrom liefert. Dieser Ausgangsstrom wird außerdem auf die Kapazitätsdioden zurückgekoppelt, so daß die Gleich¬ richtung, Glättung und Leistungsverstärkung keine Fehler bringen.« Bei diesem bekannten kapazitiven Weg¬ aufnehmer werden somit in der Brückenschaltung die Kapazitätsänderungen des mechanisch-kapazitiven Teilers verglichen mit Kapazitätsänderungen der Kapazitäts¬ dioden. Infolgedessen bestimmen die Kapazitätsdioden die Linearität und den Temperaturgang des kapazitiven Weg¬ aufnehmers, wodurch trotz der Rückkopplung Lineari- tätsfehler auftreten. Es ist daher ein individueller mechanischer Eingriff an dem kapazitiven Abgriff notwendig, um solche Linearitätsfehler auszugleichen. Außerdem ist' eine Paarung der Kapazitätsdioden erforder¬ lich, um Paare mit gleichem Temperaturgang zu erhalten. Auch bei diesem bekannten Wegaufnehmer ist ein kosten¬ aufwendiger Auskoppelübertrager erforderlich.Given power amplifier that delivers an output current. This output current is also fed back to the capacitance diodes, so that rectification, smoothing and power amplification do not bring any errors. With this known capacitive displacement transducer, the changes in capacitance of the mechanical-capacitive divider are compared in the bridge circuit with changes in capacitance of the capacitance diodes . As a result, the capacitance diodes determine the linearity and the temperature response of the capacitive displacement sensor, as a result of which linearity errors occur despite the feedback. An individual mechanical intervention on the capacitive tap is therefore necessary in order to compensate for such linearity errors. In addition, 'a pair of capacitance diodes erforder¬ Lich to see couples with the same temperature response. In this known displacement transducer, too, a costly decoupling transformer is required.
OM Zur Vermeidung dieser Nachteile wird für den Schreiber 58 bei der bevorzugten Ausführungsform ein kapazitiver Wegaufnehmer vorgesehen, bei dem der Abgriff mit dem nicht-invertierenden Eingang eines als Operationsver- stärker.-ausgebildeten Differenzverstärkers verbunden ist, dessen invertierender Eingang über einen ohmschen Wider¬ stand mit Erde verbunden ist, bei dem weiter der Ausgang des Differenzverstärkers über eine Diode gleichge¬ richtet wird und zur Glättung auf einen Kondensator mit parallelgeschaltetem ohmschen Widerstand geschaltet ist, bei dem ferner die a-n dem Kondensator anliegende Gleichspannung über einen mehrstufigen Verstärker zur Erzeugung einer Ausgangsgleichspannung an einem Signal¬ ausgang verstärkt wird und bei dem schließlich die Ausgangsgleichspannung über einen ohmschen Widerstand im gegenkoppelnden Sinne auf den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers zurückgeführt ist.OM To avoid these disadvantages, a capacitive displacement transducer is provided for the recorder 58 in the preferred embodiment, in which the tap is connected to the non-inverting input of a differential amplifier designed as an operational amplifier, the inverting input of which is connected via an ohmic resistor Earth is connected, in which the output of the differential amplifier is rectified via a diode and is connected for smoothing to a capacitor with a parallel ohmic resistor, in which the DC voltage across the capacitor is also connected via a multi-stage amplifier to generate a DC output voltage at a Signal¬ output is amplified and in which the DC output voltage is finally fed back through an ohmic resistor in the negative feedback sense to the inverting input of the differential amplifier.
Es zeigt sich, daß mit einer solchen Anordnung die an dem Abgriff abgenommene Wechselspannung linear und unab¬ hängig von den Charakteristiken und dem Temperaturgang der Bauteile in einen Ausgangsgleichstrom oder eine Ausgangsgleiphspannung umgesetzt werden kann. An dem Eingang des Differenzverstärkers wird eine Wechselspannung mit dem Gleichstrom-Rückführsignal verglichen. Das ist möglich, weil bei der anschließenden Signalverarbeitung nur noch der Gleichspannungs-Mittelwert der anliegenden WechselSpannung benutzt wird. Der mechanisch-kapazitive Teiler läßt sich hinreichend linear und reproduzierbar herstellen. Es ist kein Auskopplungsübertrager er¬ forderlich.It has been shown that with such an arrangement the AC voltage taken off at the tap can be converted linearly and independently of the characteristics and the temperature response of the components into an output DC current or an output slip voltage. At the input of the differential amplifier, an AC voltage is compared with the DC feedback signal. This is possible because in the subsequent signal processing only the average DC value of the AC voltage present is used. The mechanical-capacitive divider can be produced in a sufficiently linear and reproducible manner. No decoupling transformer is required.
Ein solcher kapazitiver Wegaufnehmer ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt.Such a capacitive displacement sensor is shown in FIGS. 4 and 5.
Der mechanisch-kapazitive Teiler 110 enthält ein Paar von rechteckigen, gegeneinander isolierten Konden¬ satorplatten 112,114, die zueinander parallel mit einem freien Zwischenraum 116 dazwischen angeordnet sind. Die Kondensatorplatten 112 und 114 sind schräg unterteilt, nämlich durch je einen diagonal zu jeder Kondensator¬ platte 112,114 verlaufenden Schlitz 118 bzw. 120. Die Schlitze 118 und 120 verlaufen zueinander parallel. Durch den Schlitz 118 wird die Kondensatorplatte 112 in zwei dreieckige Teile 122 und 124 unterteilt. Durch den Schlitz 120 wird die Kondensatorplatte 114 in zwei dreieckige Teile 126 und 128 unterteilt.The mechanical-capacitive divider 110 contains a pair of rectangular, mutually insulated capacitor plates 112, 114, which are parallel to one another with a free space 116 are arranged in between. The capacitor plates 112 and 114 are divided obliquely, namely by a slot 118 or 120 running diagonally to each capacitor plate 112, 114. The slots 118 and 120 run parallel to one another. Through the slot 118, the capacitor plate 112 is divided into two triangular parts 122 and 124. Through the slot 120, the capacitor plate 114 is divided into two triangular parts 126 and 128.
Ein Wechselspannungsgenerator 130 ist mit einer Klemme mit einer Leitung 132 und mit einer anderen Klemme mit einer Leitung 134 verbunden. Die Leitung 132 ist über eine Zweigleitung 136 mit dem Teil 122 der Konden- satorplatte 112 und über eine Zweigleitung 138 mit dem Teil 128 der Kondensatorplatte 114 verbunden. Die Leitung 134 ist über eine Zweigleitung 140 mit dem Teil 124 der Kondensatorplatte 112 und über eine Zweig¬ leitung 142 mit dem Teil 128 der Kondensatorplatte 114 verbunden. Die Teile 122,126 bilden somit einen Konden¬ sator, der mit einer Polarität an den Wechselspannungs¬ generator 130 angelegt ist, und die Teile 124,128 bilden einen Kondensator, der mit dazu entgegengesetzter Polarität an dem Wechselspannungsgenerator 130 liegt.An alternating voltage generator 130 is connected to one terminal with a line 132 and with another terminal to a line 134. The line 132 is connected via a branch line 136 to the part 122 of the capacitor plate 112 and via a branch line 138 to the part 128 of the capacitor plate 114. The line 134 is connected via a branch line 140 to the part 124 of the capacitor plate 112 and via a branch line 142 to the part 128 of the capacitor plate 114. The parts 122, 126 thus form a capacitor which is applied to the AC voltage generator 130 with one polarity, and the parts 124, 128 form a capacitor which is connected to the AC voltage generator 130 with the opposite polarity.
Zwischen diesen Kondensatorplatten 112 und 114 ist eine langgestreckte rechteckige Zwischenplatte 144 angeordnet, welche nach Maßgabe des Ausschlags des Schreibers 58 in Richtung des Doppelpfeils 146 beweglich ist. Diese Zwischenplatte 144 bildet einen Abgriff des mechanisch¬ kapazitiven Teilers 110, an welcher eine Wechsel¬ spannung abgegriffen wird, deren.Amplitude linear von dem Weg der Zwischenplatte 144 relativ zu den Konden¬ satorplatten abhängt.An elongated rectangular intermediate plate 144 is arranged between these capacitor plates 112 and 114 and is movable in the direction of the double arrow 146 in accordance with the deflection of the pen 58. This intermediate plate 144 forms a tap of the mechanical-capacitive divider 110, at which an AC voltage is tapped, the . The amplitude depends linearly on the path of the intermediate plate 144 relative to the capacitor plates.
O . WI Der von der Zwischenplatte 144 gebildete Abgriff liegt an dem nicht-invertierenden Eingang 146 eines als Operationsverstärkers ausgebildeten Differenzverstärkers 148. Der Eingang 146 des Differenzverstärkers 148 ist hochohmig, und der Differenzverstärker 148 ist leer¬ laufend. Das AusgangsSignal des Differenzverstärkers 148 wird durch eine Diode 150 gleichgerichtet und zur Glättung auf einen Kondensator 152 mit parallelge¬ schaltetem ohmschen Widerstand 154 geschaltet. Es wird so eine geglättete Gleichspannung erzeugt. Diese geglättete Gleichspannung wird über einen mehrstufigen Verstärker 156 zur Erzeugung einer Ausgangsgleihh- spannung an einem Signalausgang 158 verstärkt. Der Verstärker 156 enthält einen Transistor 160, dessen Basis an dem Kondensator 152 liegt und einen Transistor 162, dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors 160 verbunden ist."Die Transistoren 160,162 bewirken eine Leistungsverstärkung.O. WI The tap formed by the intermediate plate 144 is located at the non-inverting input 146 of a differential amplifier 148 designed as an operational amplifier. The input 146 of the differential amplifier 148 is high-resistance, and the differential amplifier 148 is idle. The output signal of the differential amplifier 148 is rectified by a diode 150 and connected for smoothing to a capacitor 152 with an ohmic resistor 154 connected in parallel. A smoothed DC voltage is generated in this way. This smoothed DC voltage is amplified via a multi-stage amplifier 156 to generate an output loan voltage at a signal output 158. The amplifier 156 contains a transistor 160, the base of which is connected to the capacitor 152 and a transistor 162, the base of which is connected to the collector of the transistor 160. "The transistors 160, 162 effect a power amplification.
Die Spannung oder der Strom am Ausgang 158 ist über einen Widerstand 164 auf den invertierenden Eingang 166 des Differenzverstärkers 148 geschaltet. Dieser Eingang 166 ist in üblicher Weise über einen ohmschen Widerstand 168 mit Erde verbunden. Über den von den Widerständen 164 und 168 gebildeten Spannungsteiler erfolgt eine Rück¬ führung der hochverstärkten Ausgangsgleichspannung auf den invertierenden Eingang 166 des Differenzverstärkers 148, durch welche der Einfluß von Nichtlinearitäten und Änderungen der elektronischen Bauteile unterdrückt wird.The voltage or the current at the output 158 is connected via a resistor 164 to the inverting input 166 of the differential amplifier 148. This input 166 is connected to earth in the usual way via an ohmic resistor 168. Via the voltage divider formed by the resistors 164 and 168, the highly amplified DC output voltage is fed back to the inverting input 166 of the differential amplifier 148, by means of which the influence of non-linearities and changes in the electronic components is suppressed.
In der Praxis bestehen die Teile 122,124 und 126,128 der Kondensatorplatten 112,114 aus Kupferkaschierungen auf Isolierstoffplatten 170,172.In practice, the parts 122, 124 and 126, 128 of the capacitor plates 112, 114 consist of copper claddings on insulating plates 170, 172.
OMPI , IIPPOO OMPI, IIPPOO

Claims

Patentansprüche Claims
1. Meßgebereinheit zur laufenden Überwachung von Mutter und Kind vor und während der Geburt, enthaltend:1. Measuring unit for the continuous monitoring of mother and child before and during birth, containing:
eine auf dem Unterleib der Mutter anbringbare Kapsel, in der Kapsel angeordnete Meßgeber, die Meßdaten über den Zustand von Mutter und Kind liefern,a capsule that can be attached to the mother's abdomen, measuring sensors arranged in the capsule, which provide measurement data about the condition of mother and child,
Mittel zum Übertragen dieser Meßdaten, undMeans for transmitting this measurement data, and
Registriermittel zum Aufzeichnen der übertragenenRegistration means for recording the transmitted
Meßdaten, dadurch gekennzeichnet, daßMeasurement data, characterized in that
(a) die Kapsel (lθ) Meßgeber für mehrere der nach¬ stehenden Meßgrößen enthält: fetales (kindliches) und mütterliches EKG, fetalen Herzschall, Wehen, mütterliche Atmung, mütterliche Hauttemperatur, Lokalisieren der fetalen Herzklappen, Bewegung des Kindes und fetale Thoraxbewegung,(a) the capsule (lθ) transducer for several of the following measured variables contains: fetal (child) and maternal EKG, fetal heart sound, contractions, maternal breathing, maternal skin temperature, localization of the fetal heart valves, movement of the child and fetal thoracic movement,
(b) die Mittel zum Übertragen dieser Meßdaten von einem Sender (l6), der in der Kapsel (lθ) ange- ordnet ist, und einer entfernt davon ange¬ ordneten Empf ngereinheit (57) gebildet sind,(b) the means for transmitting this measurement data are formed by a transmitter (16), which is arranged in the capsule (lθ), and a receiver unit (57) arranged remote therefrom,
(c) die Signale der einzelnen Meßgeber mittels eines durch Taktimpulse gesteuerten Multiplexers (64) nacheinander auf einen Pilsbreitenmodulator auf- schaltbar und so in Impulse umsetzbar sind, deren Breiten von den jeweiligen Signalen abh ngen, wo¬ bei diese Impulse von dem Sender übertragen wer¬ den,(c) the signals of the individual transducers can be successively connected to a pils width modulator by means of a multiplexer (64) controlled by clock pulses and can thus be converted into pulses whose widths depend on the respective signals, these pulses being transmitted by the transmitter ¬ den,
(d) in der Kapsel (lθ) weiterhin eine Stromquelle zur Versorgung sowohl der Meßgeber als des Senders und der dem Sender vorgeschalteten Signalauf-(d) in the capsule (lθ) also a current source for supplying both the transmitter and the transmitter and the signal upstream of the transmitter.
OM bereitungsmittel vorgesehen ist,OM preparation means is provided
(e) die Registriermittel von einem Kompensations¬ schreiber (5δ) gebildet sind, dessen Ausschlag durch einen Weggeber abgegriffen und auf den Signaleingang zurückge ührt wird.(e) the registration means are formed by a compensation recorder (5δ), the deflection of which is picked up by a displacement sensor and returned to the signal input.
2. Meßgebereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß in dem am Unterleib (l4) der Mutter anlie- genden Boden (12) der Kapsel (lθ) Elektroden (lδ) » zur Aufnahme der EKGs sitzen.2. Transmitter unit according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that in the abdominal (l4) of the mother- lying bottom (12) of the capsule (lθ) electrodes (lδ) »for receiving the ECGs.
3. Meßgebereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß in dem am Unterleib (l4) der Mutter anliegen- den Boden (12) der Kapsel (10) ein elektrischer Tempe¬ ratur-Meßgeber (20), z.B. in Gestalt eines PTC-Wider- stands, angeordnet ist.3. Transmitter unit according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that in the abdominal (l4) of the mother-bottom (12) of the capsule (10) an electrical temperature transmitter (20), e.g. in the form of a PTC resistor.
4. Meßgebereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß in dem Boden (l2) der Kapsel (lθ) ein Ultra¬ schallsender und -empfänger (22) als Teil einer Ultraschall-Dopplereinrichtung (24) angeordnet ist, welche als Meßgeber zur Ortung des fetalen Herzens dient.4. Transmitter unit according to claim 1, characterized in that in the bottom (l2) of the capsule (lθ) an ultrasound transmitter and receiver (22) is arranged as part of an ultrasound Doppler device (24), which as a transmitter for Location of the fetal heart.
5- Meßgebereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Boden (l2) der Kapsel ( 10) flexibel ist und ein Meßgeber (42) vorgesehen ist, welcher auf die Durchbiegung des Bodens ( 12) relativ zu den übrigen Teilen der Kapsel (lθ) als Anzeichen für Wehen an¬ spricht.5- transducer unit according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that the bottom (l2) of the capsule (10) is flexible and a transducer (42) is provided, which on the deflection of the bottom (12) relative to the other parts of the capsule (lθ) as an indication of contractions.
6. Meßgebereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß in der Kapsel (10) und in schalleitendem Kontakt mit dem Kapselboden (12) ein Piezoelement6. Sensor unit according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that in the capsule (10) and in sound-conducting contact with the capsule base (12) is a piezo element
(32) angeordnet ist, welches als Schall-Meßgeber zur Aufnahme des fetalen Herzschalls dient.(32) is arranged, which serves as a sound transducer for recording the fetal heart sound.
OMPI IPO 7 . Meßgebereinhei t nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeich¬ net , daß die Kapsel ( lO) am Unterleib ( l4 ) der Mitter mi ttels eines elastischen Bandes ( 46 ) befestigt i st ,OMPI IPO 7. Sensor unit according to claim 3, characterized in that the capsule (10) is attached to the lower abdomen (14) of the middle by means of an elastic band (46).
daß die Enden des Bandes (46) an den Enden eines elastisch biegsamen Streifens (48) angebracht sind, der auf zwei im Abstand voneinander auf der Außen¬ seite der Kapsel (lθ) angebrachten Schneiden (50»52) abgestützt ist, undthat the ends of the band (46) are attached to the ends of an elastically flexible strip (48) which is supported on two blades (50 » 52) which are arranged at a distance from one another on the outside of the capsule (lθ), and
daß ein Meßgeber (5^»5 ) vorgesehen ist, der auf die Durchbiegung des Streifens (48) anspricht.that a sensor (5 ^ » 5) is provided which responds to the deflection of the strip (48).
8. Meßgebereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß eine Zeitbegrenzerschaltung (42,46) vorge¬ sehen ist, durch welche die Breite der von dem Puls¬ breitenmodulator aus den Meßgebersignalen erzeugten Impulse aiif einen Wert begrenzt sind, der kleiner als der Zeitabstand der Taktimpulse (A) ist.8. Transmitter unit according to claim 1, characterized in that a time limiter circuit (42, 46) is provided, by which the width of the pulses generated by the pulse width modulator from the transmitter signals aiif are limited to a value which is smaller than that Time interval of the clock pulses (A).
9- Meßgebereinheit nach Anspruch 8, bei welcher der Pulsbreitenmodulator eine Stromquelle und einen Kondensator enthält, der von der Stromquelle auflad- bar und über, einen Schalter entladbar ist, sowie einen Komparator, auf welchen einerseits eine Signal¬ spannung von dem Multiplexer und andererseits die am Kondensator anliegende Spannung geschaltet ist,9-transmitter unit according to claim 8, wherein the pulse width modulator contains a current source and a capacitor which can be charged and discharged from the current source, a switch, and a comparator, on the one hand a signal voltage from the multiplexer and on the other hand the voltage applied to the capacitor is switched,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß die Zeitbegrenzerschaltung einen gesteuerten Schalter (96) enthält, über den die Signale von dem Multiplexer (62) auf den Komparator (76) au schalt- bar sind, undthat the time limiter circuit contains a controlled switch (96), via which the signals from the multiplexer (62) to the comparator (76) can be switched, and
O daß der gesteuerte Schalter (96) von einer mono¬ stabilen Kippschaltung (92) gesteuert ist, welche nach jedem Taktimpuls (A) angestoßen wird und jeweils vor dem nächsten Taktimpuls zurückkippt.O that the controlled switch (96) is controlled by a monostable multivibrator (92) which is triggered after each clock pulse (A) and toggles back before the next clock pulse.
10. Meßgebereinheit nach Anspruch 9« dadurch gekennzeich¬ net, daß jeder Taktimpuls mit seiner Vorderflanke eine erste monostabile Kippschaltung (78) anstößt, die ihrerseits mit ihrer Rückflanke eine zweite mono- stabile Kippschaltung (82) anstößt,Gekennzeich¬ net, in that each clock pulse having its leading edge abuts 10 Meßgebereinheit according to claim 9 'characterized a first monostable multivibrator (78) which in turn abuts with its trailing edge a second monostable multivibrator (82)
daß eine bistabile Kippschaltung (8θ) vorgesehen ist, 'welche jeweils von der Vorderflanke des Ausgangs¬ impulses (b) der ersten monostabilen Kippschaltung (78) rücksetzbar ist und von der Vorderflanke desthat a bistable multivibrator (8θ) is provided, which can be reset in each case from the leading edge of the output pulse (b) of the first monostable multivibrator (78) and from the leading edge of the
Ausgangsimpulses (C) der zweiten monostabilen Kipp¬ schaltung (8"2) wieder gesetzt wird, und daß von dem Ausgangssignal (D) der bistabilen Kippschaltung (8θ) über einen Inverter (84) der parallel zu dem Konden- sator (72) angeordnete Schalter (74) gesteuert ist.Output pulse (C) of the second monostable multivibrator (8 " 2) is set again, and that of the output signal (D) of the bistable multivibrator (8θ) via an inverter (84) is arranged in parallel to the capacitor (72) Switch (74) is controlled.
11. Meßgebereinheit nach Anspruch 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Ausgangssignal (D) der bistabilen Kippschaltung (8θ), welche den Schalter (7^) parallel zu dem Kondensator (72) steuert, mit seiner Rück¬ flanke zugleich eine dritte monostabile Kippschal¬ tung (88) anstößt, deren Ausgangsimpuls (H) mit seiner Vorderflanke eine den Ausgangsimpuls (J) liefernde bistabile Kippschaltung (94) setzt und mit seiner Rückflanke die monostabile Kippschaltung (92) anstößt, die den Schalter (96) zwischen Multi¬ plexer (64) und Komparator (76) steuert und daß der Ausgang des Komparators (76) an dem Rücksetzeingang der den Ausgangsimpuls (J) liefernden bistabilen Kippschaltung (9^) anliegt. 12. Meßgebereinheit .nach Anspruch 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Multiplexer (64) mit einem Zähler (62) zusammenwirkt, in den die Taktimpulse einge¬ zählt werden und von dem Schalter in den ver¬ schiedenen Signalkanälen (a,b,c,...i) gesteuert sind, und daß das Ausgangssignal der den Schalter (74) steuernden bistabilen Kippschaltung (8θ) die dritte monostabile Kippschaltung (88) über ein UND-Glied (86) anstößt, an dessen anderem Eingang ein Übertragsignal des Zählers (62) über einen Inverter (90) anliegt.11. Sensor unit according to claim 10, characterized gekenn¬ characterized in that the output signal (D) of the bistable multivibrator (8θ), which controls the switch (7 ^) in parallel to the capacitor (72), with its trailing edge at the same time a third monostable Toggle switch (88), whose output pulse (H) sets with its leading edge a bistable trigger circuit (94) providing the output pulse (J) and with its trailing edge triggers the monostable trigger circuit (92) which switches (96) the switch between Multi¬ Plexer (64) and comparator (76) controls and that the output of the comparator (76) is present at the reset input of the bistable multivibrator (9 ^) delivering the output pulse (J). 12. Transmitter unit according to claim 11, characterized in that the multiplexer (64) cooperates with a counter (62) into which the clock pulses are counted and from the switch in the various signal channels (a, b, c, ... i) are controlled, and that the output signal of the bistable multivibrator (8θ) controlling the switch (74) triggers the third monostable multivibrator (88) via an AND gate (86), at whose other input a carry signal of Counter (62) via an inverter (90).
13- Meßgebereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß13- transducer unit according to claim 1, characterized gekenn¬ characterized in that
(a) der Weggeber des Kompensationsschreibers von einem kapazitiven Wegaufnehmer gebildet ist, enthaltend einen von einer Wechselspannungs¬ quelle gespeisten, mit einem Abgriff versehenen mechanisch-kapazitiven Teiler (llO), dessen Teilerverhältnis in Abhängigkeit von dem Aus¬ schlag des Kompensationsschreibers veränderbar ist,(a) the displacement transducer of the compensation recorder is formed by a capacitive displacement transducer, containing a mechanical-capacitive divider (11O) fed by an AC voltage source and provided with a tap, the division ratio of which can be changed as a function of the deflection of the compensation recorder,
(b) der Abgriff mit dem nicht-invertierenden Ein¬ gang (l46) eines als Operationsverstärkers ausgebildeten Differenzverstärkers (l48) ver¬ bunden ist, dessen invertierender Eingang (166) über einen ohmschen Widerstand (l68) mit Erde verbunden ist,(b) the tap is connected to the non-inverting input (l46) of a differential amplifier (l48) designed as an operational amplifier, the inverting input (166) of which is connected to earth via an ohmic resistor (l68),
(c) der Ausgang des Differenzverstärkers (l48) über eine Diode (150) gleichgerichtet wird und zur Glättung auf einen Kondensator ( 150) mit parallelgeschaltetem ohmschen Widerstand(c) the output of the differential amplifier (l48) is rectified via a diode (150) and for smoothing on a capacitor (150) with an ohmic resistor connected in parallel
(15^) geschaltet ist,(15 ^) is switched,
-£ fRE
Figure imgf000022_0001
OMPI - (d) die an dem Kondensator (152) anliegende Gleich¬ spannung über einen mehrstufigen Verstärker (156) zur Erzeugung einer Ausgangsgleichspannung an einen Signalausgang (158) verstärkt wird und- £ free
Figure imgf000022_0001
OMPI - (d) the DC voltage applied to the capacitor (152) is amplified via a multi-stage amplifier (156) to generate a DC output voltage to a signal output (158) and
(e) die Ausgangsgleichspannung über einen ohmschen Widerstand (l64) im gegenkoppelnden Sinne auf den invertierenden Eingang (166) des Differenz¬ verstärkers (l48) zurückgeführt ist.(e) the DC output voltage is fed back via an ohmic resistor (l64) in the negative feedback sense to the inverting input (166) of the differential amplifier (l48).
1010
14. Meßgebereinheit nach Anspruch 13, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der mechanisch-kapazitive Teiler (110) ein Paar von schräg unterteilten, gegenein¬ ander isolierten Kondensatorplatten ( 112,114)14. A transmitter unit according to claim 13, characterized in that the mechanical-capacitive divider (110) comprises a pair of obliquely divided capacitor plates (112, 114) insulated from one another.
15 enthält, die an der Wechselspannungsquelle (l3θ) anliegen, und eine als Abgriff dienende zwischen diesen Kondensatorplatten ( 112,114) um den Ausschlag des Kompensationsschreibers (58) verstellbare Zwischenplatte (l44).15 contains, which are applied to the AC voltage source (l3θ), and an intermediate plate (l44) which serves as a tap between these capacitor plates (112, 114) and can be adjusted by the deflection of the compensation chart recorder (58).
20.20th
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