DE1258014B - Informations- und Messwertuebertragungssystem fuer medizinische Zwecke - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

A61b

Deutsche Kl.: 30 a-1/01

Nummer: 1 258 014

Aktenzeichen: N19234IX d/30 a

Anmeldetag: 23. November 1960

Auslegetag: 4. Januar 1968

Die Erfindung betrifft ein Informations- und Meßwertübertragungssystem für medizinische Zwecke, bestehend aus einer verschluckbaren, in einer Kapsel eingebauten Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung von Informations- und Meßwerten physikalischer Größen des in der Umgebung der Kapsel liegenden Teils des lebenden Körpers, einer Generatoranordnung für die drahtlose Energiespeisung der in der Kapsel eingebauten Vorrichtung von außen und einem Empfänger zum Empfang der Informationsund Meßwerte.

Zum Ersatz älterer Magenuntersuchungsmethoden sind Kapseln entwickelt worden, die elektromagnetische Schwingungen erzeugen. Derartige Kapseln ermöglichen auch Messungen im Darmkanal.

Es sind einerseits Kapseln bekannt, die einen Sender und eine Stromquelle in Form einer Mikrobatterie enthalten. Da derartige Batterien nur eine begrenzte Lebensdauer haben, können die Batterien erst kurz vor Beginn der Messung in die Vorrichtung eingesetzt werden. Derartige Kapseln sind infolgedessen nicht unbeschränkt speicherfähig und bedürfen einer dauernden Überwachung.

In »IRE TRANSACTIONS ON ELECTRONICS« Juni 1959, S. 100, ist eine Kapsel mit einer passiv arbeitenden Schwingeinrichtung mit einem Quarzkristall beschrieben, die von außen zu Schwingungen angeregt werden kann. Eine solche Kapsel mit einem rein passiven Element kann nur in beschränktem Umfang eingesetzt werden, da die innerhalb des Schwingkreises zur Verfügung stehende Energie ohne Verstärkung nur gering ist.

In »Electronics Engineering Edition«, 9. Mai 1958, ist auf Seite 65 ein sogenannter Transponder beschrieben, der mit einem Transistor arbeitet und dessen Betriebsgleichspannung aus der Empfangsenergie gewonnen wird. Hierzu ist allerdings eine besondere Gleichrichterschaltung erforderlich. Ein solcher Transponder findet insbesondere bei der Navigation von Flugzeugen Verwendung. Da die bekannte Schaltung mit einem besonderen Gleichrichterund Sendeteil ziemlich umfangreich ist, ist dieselbe für Kapseln der beschriebenen Art ungeeignet.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Informations- und Meßwertübertragungssystems in der Weise, daß auch ohne gesonderte Energiequelle in der Kapsel jeweils eine ausreichende Sendeenergie zur Verfügung steht, ohne daß hinsichtlich der Meßmöglichkeiten Beschränkungen auftreten. Dabei wird bezweckt, die Zahl der elektrischen Bauelemente möglichst klein zu halten, damit die Kapsel selbst möglichst klein gemacht werden kann.

Informations- und Meßwertübertragungssystem
für medizinische Zwecke

Anmelder:

Dr.-Ing. Jin-ichi Nagumo, Tokio

Vertreter:

Dipl.-Ing. M. Bunke, Patentanwalt,
ίο 7000 Stuttgart W, Schloßstr. 73 B

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Jin-ichi Nagumo, Tokio;
Akihiko Uchiyama, Yokohama (Japan)

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 24. Dezember 1959 (40 546)

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die in der Kapsel eingebaute Vorrichtung wenigstens ein aktives Element, z.B. einen Transistor, eine Tunneldiode oder ein ähnliches Bauelement, enthält, welches während einer ersten Periode (Speiseperiode) eine Gleichrichtung und Verstärkung der Speiseenergie bewirkt und während einer zweiten Periode (Sendeperiode) Hochfrequenz-Schwingungen zur Übertragung der Informationsund Meßwerte am äußeren Empfänger erzeugt, daß ein Speicherelement vorgesehen ist, das während der Speiseperiode aufgeladen wird und während der Sendeperiode die Betriebsenergie für das aktive Bauelement liefert, und daß für die Generatoranordnung eine Steuerschaltung vorgesehen ist, die eine periodische oder quasiperiodische Energieaussendung bewirkt.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung nutzt man den Transistor einmal als Gleichrichter und zum andern als Verstärker für die Schwingungserzeugung aus. Dadurch kommt man mit einer geringen Anzahl von Bauelementen aus, so daß die Kapsel ein kleines Volumen erhält und damit für den Patienten keine Behinderung darstellt.

Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, daß die in der Kapsel eingebaute Vorrichtung einen während einer ersten Periode (Speiseperiode) wirksamen Empfangsschwingkreis mit einem Gleichrichterelement enthält, das ein Speicherelement auflädt, daß ferner ein von dem Speicherelement erregter, während einer zweiten Periode (Sendeperiode)

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wirksamer Sendeschwingkreis vorgesehen ist und daß Angenommen, die Kapsel innerhalb des lebenden

für die Generatoranordnung eine Steuerschaltung Körpers wird durch eine außerhalb des lebenden vorhanden ist, die eine periodische oder quasiperi- Körpers befindliche Generatoranordnung erregt, odische Energieaussendung bewirkt. Hierbei benötigt deren Frequenz auf die Resonanzfrequenz des aus man zwar einen besonderen Empfangsschwingkreis, 5 Spule 2 und Kondensator 4 bestehenden Schwingdoch kann dafür das Speicherelement kleber gehalten kreises abgestimmt ist, dann wird eine hochfrequente werden. Eine solche Kapsel ist insbesondere dann elektromotorische Kraft in dem ganzen Schwingkreis von Vorteil, wenn eine gleichförmige Messung durch- induziert. Diese induzierte Hochfrequenzspannung geführt werden soll oder wenn eine Entkopplung der liegt an der Basis und dem Kollektor des Tran-Speisefrequenz und der Sendefrequenz der Kapsel er- io sistors 1. Nach Gleichrichtung über die Kollektorwünscht ist. Basis-Strecke wird die Energie in dem Kondensator 7

Der wesentliche Fortschritt der Erfindung liegt in gespeichert. In diesem Fall ist angenommen, daß der der Einsparung der Batterie, da nunmehr keinerlei Transistor vom pnp-Typ ist, so daß die Polarität des Wartung der Kapsel erforderlich ist. Man braucht geladenen Kondensators so wird, wie in der Zeichweder den Ladezustand der Batterie zu überprüfen 15 nung angegeben. Während dieser Speiseperiode wird noch schadhafte Batterien auszuwechseln. Dem Arzt auch der Sperrkondensator 5 durch die Gleichrichterund seinem Personal sind somit alle betriebsfremden ströme aufgeladen, die durch den Kollektor bzw. den Beschäftigungen erspart. Demgegenüber kann der Emitter zur Basis fließen.

Aufwand für die Generatoranordnung leicht in Kauf Angenommen, die Generatoranordnung hört auf,

genommen werden, da es sich hierbei um ein orts- 20 Speiseenergie zu übermitteln, und der Informationsfestes Gerät handelt, das mit hoher Betriebssicher- Übertragungsvorrichtung der Kapsel wird keine Erheit, wie alle derartigen Geräte, gebaut werden kann. regungsenergie mehr geliefert, dann beginnt diese mit

Durch Verwendung verschiedener Meßelemente einer derjenigen der Generatoranordnung gleichen kann man Temperatur, Druck, pH-Wert und andere Frequenz selbst zu schwingen. Die Schwingungs-Größen im Körper messen. 35 frequenz ist durch den aus der Spule 2 und dem Kon-

Man kann einmal mit konstanter Wiederholungs- densator4 bestehenden Schwingkreis bestimmt, und frequenz der Generatoranordnung arbeiten, wobei die Schwingung geht weiter, bis die gespeicherte die Sendesignale der Kapsel eine jeweils geeignete Energie verbraucht ist. Besondere Merkmale der in Modulation erhalten. Einmal kann man mit impuls- Fig. 1 gezeigten Schaltung sind folgende: Sie enthält formiger Modulation arbeiten, indem die Impuls- 30 keinerlei besondere Energiequelle in sich selbst; sie abstände jeweils von dem betreffenden Meßwert be- arbeitet als Empfänger, wenn der Kreis durch die einflußt werden, zum anderen kann man auch mit äußere Hochfrequenz gespeist und dabei der Amplituden- oder Frequenzmodulation arbeiten. Speicherkondensator 7 aufgeladen wird; wenn die

Wenn man mit impulsförmiger Modulation arbei- Speiseerregung fortfällt, arbeitet sie als Schwingkreis, tet, kann man auch die Wiederholungsfrequenz der 35 Der Transistor 1 in F i g. 1 kann durch einen sol-Generatoranordnung in Abhängigkeit von dem chen vom npn-Typ ersetzt werden, und wenn man Impulsabstand der Sendevorrichtung der Kapsel die Hartleyschaltung durch die Colpittsschaltung ersteuern. setzt, erhält man für den angestrebten Zweck die

Das System nach der Erfindung ermöglicht eine gleiche Wirkung.

Messung über lange Zeit. Man kann z. B. die Kapsel 40 Die Schwingungseigenschaften der Schaltung der in ein Organ des Körpers einpflanzen und die Mes- Informations-Ubertragungsvorrichtung hängen von sung jederzeit durchführen. Hierzu ist es lediglich er- der Zeitkonstante (nämlich der Zeitkonstante des forderlich, daß man die Generatoranordnung auf die Basisschaltkreises) ab, die durch den Sperrkonden-Kapsel einwirken läßt und die Sendeschwingungen sator5, den Ableitwiderstand 6 und den Sperrwiderder Kapsel mit dem Empfänger aufnimmt. 45 stand der Basis-Kollektor-Strecke des Transistors 1

Die folgende Beschreibung zweier Ausführungs- bestimmt ist.

beispiele des erfindungsgemäßen Informations- und Wenn die Zeitkonstante des Basiskreises so gewählt

Meßwertübertragungssystems gibt eine ins einzelne wird, daß sie, verglichen mit der Periode der gehende Erläuterung des Prinzips der Erfindung. Schwingungsfrequenz, einen ausreichend großen,

Fig. 1 zeigt die Schaltung der Übertragungsvor- 50 Wert hat, dann beginnt die Schwingung nicht sofort richtung in einer Kapsel gemäß der Erfindung; nach dem Zeitpunkt, zu dem die Speiseerregung auf-

F i g. 2 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Aus- hört. Denn der Sperrkondensator ist aufgeladen, wie führungsform der Erfindung erläutert; F i g. 1 zeigt, und der Transistor liegt an einer solchen

Fig. 3 zeigt Wellenformen der empfangenen Ener- Vorspannung, daß er sperrt. Deshalb beginnt der gie und der übermittelten Information des in Fig. 2 55 Schwingvorgang erst, wenn der Sperrkondensator gezeigten Informations-Übertragungssystems; sich über den Ableitwiderstand 6 und die Basis des

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines anderen Transistors 1 genügend weit entladen hat und die Ausführungsbeispiels der Erfindung; Vorspannung des Transistors 1 sich so ändert, daß

F i g. 5 zeigt die Wellenformen der empfangenen sie diesen nicht mehr gesperrt hält. Während dieser Energie und der übermittelten Information des in 60 Zeit verliert der Speicherkondensator einen Teil F i g. 4 gezeigten Informations-Übertragungssystems. seiner Ladung; da er aber eine genügend große

Die Schaltung nach Fig. 1 besteht aus einem Kapazität hat, ist der Verlust vernachlässigbar klein. pnp-Transistor 1, einer Abstimmspule 2, einem Ma- Sobald die Schwingung einsetzt, wird der Sperr-

gnetkern 3, einem Abstimmkondensator 4, einem kondensator 5 allmählich durch den Hochfrequenz-Sperrkondensator 5, einem Ableitwiderstand 6 und 65 strom, der durch die Basisstrecke fließt, wieder aufeinem Speicherkondensator 7. Wenn in F i g. 1 der geladen, bis die Vorspannung des Transistors 1 den Kondensator 7 durch eine Batterie ersetzt wird, wird für dessen Sperrung nötigen Wert erreicht. Nun hört diese Schaltung zu £Iem üblichen Hartleyoszillator. die Schwingung wieder auf. Der Schwingkreis kommt

absatzweise in Schwingung. In dem Maß, wie der Speicherkondensator seine Ladung bei jedem Intervall der absatzweisen Schwingung verliert, nimmt die Amplitude der Schwingung ab, und die Wiederholungsfrequenz der absatzweisen Schwingung wächst. Wenn eine größere Zeitkonstante nötig ist, muß der Ableitwiderstand 6 in F i g. 1 fortgelassen werden. Dies ist erwünscht, weil so die notwendige Zahl der Schaltelemente kleiner wird.

Wenn andererseits die Zeitkonstante des Basiskreises klein gewählt wird, erhält der Transistor 1 nie eine zum Sperren ausreichende Vorspannung. Infolgedessen beginnt der Schwingkreis zu schwingen, sobald die Generatoranordnung keine Speiseenergie mehr liefert, wobei die Amplitude exponentiell abfällt. In diesem Fall findet der Schwingvorgang nicht mehr absatzweise statt.

Bei dem obenerwähnten Beispiel dienen der Schwingkreis und der Transistor gemeinsam sowohl zum Empfang der Speiseenergie als auch zur Schwingungserzeugung. Es ist jedoch möglich, die Energie auf andere Weise zuzuführen. So kann z. B. ein besonderer Schwingkreis, der auf die Frequenz der Generatoranordnung abgestimmt ist, und ein Gleichrichterelement, wie eine Diode, in der Informations-Übertragungsvorrichtung vorgesehen sein. Wenn die in diesem Schwingkreis induzierte elektromotorische Kraft gleichgerichtet und an die Anschlüsse gelegt wird, an die sonst eine Batterie angeschlossen wird (in F i g. 1 entsprechen diese Anschlüsse den beiden Anschlüssen des Speicherkondensators 7), dann ist der Schaltkreis für den Speiseenergieempfang vollständig. In diesem Fall besteht, da ein Schwingungskreis für den Energieempfang gesondert vorgesehen ist, keine Abhängigkeit zwischen der Frequenz der Speiseenergielieferung der Generatoranordnung und der der Informations-Übertragungsvorrichtung. Somit kann die Energie fortlaufend übertragen werden.

Im folgenden Beschreibungsteil wird das Verfahren zum Messen des Drucks, der Temperatur, des pH-Wertes usw. innerhalb des lebenden Körpers erläutert.

Wenn irgendeine Konstante der Schaltung der Informations-Ubertragungsvorrichtung ihren Wert in Abhängigkeit von einer von bestimmten zu messenden Größen ändert, ist es möglich, diese Größen mittels dieser Informations-Übertragungsvorrichtung zu messen. Zum Beispiel stehen für diesen Zweck die Änderung der Zeitkonstante des Basiskreises oder die Änderung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises zur Verfügung. Dies soll unter der Annahme erläutert werden, daß die Temperatur, der Druck und der pH-Wert die zu messenden Größen sind.

Die Informations-Übertragungsvorrichtung überträgt eine Information über die Temperatur, wenn der Ableitwiderstand 6 durch einen Thermistor ersetzt wird und dieser dem Sperrkondensator 5 parallel oder mit ihm in Reihe geschaltet wird, oder wenn der Sperrkondensator durch einen temperaturempfindlichen Kondensator ersetzt wird, oder wenn die Zeitkonstantenänderung des Basiskreises so gewählt wird, daß sie die Schwingungsfrequenz des Sendekreises beeinflußt. Ersetzt man den Abstimmungskondensator 4 durch einen temperaturempfindlichen Kondensator oder den Kern 3 durch einen Ferritkern, dessen Permeabilität sich mit der Temperatur stark ändert, dann kann eine Information über die Temperatur in Gestalt einer Frequenzverschiebung übermittelt werden.

Mittels einer Membran, durch welche die Lage des Kerns in Abhängigkeit vom Druck verändert werden kann, kann der Druck als Frequenzverschiebung der Schwingungsfrequenz gemessen werden.

Die Messung des pH-Wertes wird durch Verwendung eines besonderen Kunststoffes bewerkstelligt, der seine Größe in Abhängigkeit von dem pH-Wert

ίο des Mediums verändert, in das der Kunststoff eingetaucht ist. Verbindet man das Kunststoffstück mit dem Kern 3, wodurch dessen Lage durch die Ausdehnung oder die Zusammenziehung des Kunststoffstückes verändert wird, dann läßt sich der pH-Wert als Frequenzverschiebung der Informations-Übertragungsvorrichtung messen. Dies entspricht der Messung des Druckes.

F i g. 2 vermittelt eine ins einzelne gehende Erklärung der Arbeitsweise der Generatoranordnung, der Informations-Übertragungsvorrichtung, des Empfängers und der übrigen zugehörigen Schaltmittel für den Fall, daß die Informations-Übertragungsvorrichtung eine Information in Form einer Änderung der Zeitkonstanten oder als Frequenzverschiebung überträgt.

In Fig. 2 erkennt man einen impulsgesteuerten Oszillator 8, der während der Periode schwingt, in der ein Auslöseimpuls auf ihn einwirkt. (Eine Kombination aus einem Hochfrequenzschwinger und einer Torschaltung oder aus einem Hochfrequenzschwinger und einem Amplitudenmodulator kann an Stelle des impulsgesteuerten Oszillators ebenfalls verwendet werden.) Der Hochfrequenz-Leistungsverstärker 9 bildet zusammen mit dem Oszillator 8 die Generatoranordnung. 10 ist eine Informations-Übertragungsvorrichtung, 11 eine Hochfrequenztorschaltung, 12 ein Empfänger für amplitudenmodulierte Wellen, 13 eine Niederfrequenztorschaltung, 14 ein Impulsformer, 15 eine Zeitverzögerungsschaltung, 16 eine Steuerschaltung für den impulsgesteuerten Oszillator 8, 17 eine Zählschaltung für Impulse und 18 eine Aufzeichnungsvorrichtung.

Zuerst wird die Steuerschaltung 16, die einen monostabilen Multivibrator enthält, von Hand betätigt, und der impulsgesteuerte Hochfrequenzoszillator 8 erhält einen einzelnen Impuls. Der Oszillator 8 bleibt während einer Periode, während der der Impuls einwirkt, im schwingenden Zustand, so daß die Hochfrequenzenergie der Übertragungsvorrichtung 10 zugeführt wird, da der Oszillator 8 den Leistungsverstärker 9 steuert. In diesem Fall entspricht die Schwingungsdauer der Impulsbreite.

Die Übertragungsvorrichtung 10 empfängt die übermittelte Energie und beginnt kurz nach dem Ende der Speiseperiode zu schwingen. Die Länge dieser Verzögerungszeit hängt von der Zeitkonstante des Basiskreises ab. Nach Verstärkung und Demodulierung des von der Vorrichtung 10 übermittelten Signals im Empfänger 12, der einen einstufigen Zwischenfrequenzverstärker enthält, wird das Signal im Impulsformer 14 in eine Rechteckwelle geformt. Dieser Rechtecksignalimpuls wird im Impulszählerkreis 17 empfangen. Außerdem wird dieses Signal auf die Zeitverzögerungsschaltung 15 gegeben, die einen monostabilen Multivibrator enthält. Auf diese Weise erhält der Ausgangsimpuls dieser Schaltung die notwendige Verzögerungszeit. Dieser verzögerte Impuls löst wieder die Steuerschaltung 16 aus, so daß die

Generatoranordnung Hochfrequenzenergie an die Übertragungsvorrichtung 10 zu liefern anfängt, bevor diese die zweite absatzweise Schwingung beginnt.

Die Wellenformen der von der Übertragungsvorrichtung empfangenen und gesendeten Wellen zeigt F i g. 3, in der die Abzisse die Zeit anzeigt. Es sei nun angenommen, die Zeitkonstante des Basiskreises werde klein in Übereinstimmung mit der Änderung der Werte, die gemessen werden sollen (z. B. Temperaturanstieg), dann wird τ in F i g. 3 kurz; hierin be- ίο deutet τ die Zeit zwischen dem Ende der Empfangsperiode für die Speiseenergie und dem Einsatzzeitpunkt der Übertragungsvorrichtung.

Auf der Empfangsseite ist ein Hochfrequenz- und ein Niederfrequenztorkreis vorgesehen, um auf diese Weise die direkt vom Leistungsverstärker 9 kommenden Wellen auszusieben und das Signal, das die Übertragungsvorrichtung 10 aussendet, auszusondern. Da die Beziehung T — τ + t_d + t_v besteht, kann der notwendige Wert aus der Messung von T abgeleitet werden, d. h. / = l/T (vgl. F i g. 3).

τ hängt jedoch von der Spannung der Spannungsquelle der Übertragungsvorrichtung ab und wächst mit dieser Spannung. Deshalb ist es nötig, der Übertragungsvorrichtung 10 von außerhalb eines lebenden Körpers genügend viel Hochfrequenzenergie zu übermitteln, wenn die Messung mittels τ erfolgt.

Außerdem ist es für die Stabilisierung der Spannungsquelle nötig, eine Zenerdiode parallel zum Speicherkondensator 7 zu schalten.

Bei der weiteren, in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung liefert der Impulsgenerator 19 Steuerimpulse mit einer konstanten Wiederholungsfrequenz an die Steuerschaltung 16 des impulsgesteuerten Oszillators. Die Hochfrequenzenergie wird der Übertragungsvorrichtung daher also auch mit dieser konstanten Wiederholungsfrequenz geliefert. Die Formen der empfangenen und der übermittelten Wellen sind in F i g. 5 gezeigt.

Der Zählkreis 17 zählt die Zahl der Schwingungen η, die von der Übertragungsvorrichtung absatzweise nach jedesmaliger Speisung übermittelt werden. Da η mit abnehmender Zeitkonstante des Basiskreises wächst, wird η mit steigender Temperatur größer. Die Temperatur kann daher z. B. durch den Zahlenwert von η gemessen werden.

Ähnlich, wie bereits beschrieben, wird η bei Verminderung der Speisespannung größer. Dementsprechend ist es auch notwendig, diese Spannung konstant zu halten.

In F i g. 2 und 4 ist ein Niederfrequenztor 13 zusätzlich zum Hochfrequenztor 11 vorgesehen. Dieses Tor 13 sichert die vollständige Aussiebung der direkten, von der Generatoranordnung ausgesendeten Wellen.

Die folgende Erklärung bezieht sich auf die Übertragung von Informationen, die in einer Frequenzverschiebung der Übertragungsvorrichtung besteht, wenn diese keine Information in Gestalt von r oder der Zahl η der absatzweisen Schwingungen überträgt.

In diesem Fall muß der Empfänger 12 für den Empfang modulierter Wellen eingerichtet sein und der Hochfrequenz-Torkreis 11 eine große Bandbreite haben. Die Abstimmfrequenz der Übertragungsvorrichtung verändert sich mit den Werten, die gemessen werden; deshalb muß, damit der notwendige Hochfrequenzenergiebetrag geliefert wird, die Frequenz der Generatoranordnung der sich ändernden Abstimmfrequenz der Übertragungsvorrichtung folgen.

Zapft man den Ausgang der Zwischenfrequenzverstärkerstufe des Empfänger an und verbindet mit dem Abzweig einen Detektor für amplitudenmodulierte Wellen, dann können zwei Werte zur gleichen Zeit gemessen werden, wenn sowohl die Zeitkonstante des Basiskreises als auch die Frequenzverschiebung benutzt werden.

Bisher wurde über die Antenne nichts gesagt; jedoch eignet sich eine den lebenden Körper umgebende Rahmen- oder zylindrische Antenne. Man kann für die Übertragungsvorrichtung und den Emppfänger eine gemeinsame Antenne oder getrennte Antennen benutzen.

Bisher wurden alle die Erfindung betreffenden Erläuterungen unter Zugrundelegung einer Transistorschaltung gegeben. Es lassen sich aber auch andere aktive Schaltelemente, die eine negative Widerstandskennlinie haben, wie eine Tunneldiode (Ezakidiode), eine pnp-Diode usw. für den gleichen Zweck verwenden. In diesem Fall ist bei einigen Schaltungen ein zusätzlicher Schwingkreis für den Empfang der Hochfrequenzenergie erforderlich.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Informations- und Meßwertübertragungssystem für medizinische Zwecke, bestehend aus einer verschluckbaren, in einer Kapsel eingebauten Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung von Informations- und Meßwerten physikalischer Größen des in der Umgebung der Kapsel liegenden Teils des lebenden Körpers, einer Generatoranordnung für die drahtlose Energiespeisung der in der Kapsel eingebauten Vorrichtung von außen und einem Empfänger zum Empfang der Informations- und Meßwerte, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kapsel eingebaute Vorrichtung wenigstens ein aktives Element, z. B. einen Transistor (1), eine Tunneldiode oder ein ähnliches Bauelement enthält, welches während einer ersten Periode (Speiseperiode) eine Gleichrichtung und Verstärkung der Speiseenergie bewirkt und während einer zweiten Periode (Sendeperiode) Hochfrequenzschwingungen zur Übertragung der Informations- und Meßwerte an den äußeren Empfänger erzeugt, daß ein Speicherelement (7) vorgesehen ist, das während der Speiseperiode aufgeladen wird und während der Sendeperiode die Betriebsenergie für das aktive Bauelement liefert, und daß für die Generatoranordnung eine Steuerschaltung vorgesehen ist, die eine periodische oder quasiperiodische Energieaussendung bewirkt.

2. Informations- und Meßwertübertragungssystem für medizinische Zwecke, bestehend aus einer verschluckbaren, in einer Kapsel eingebauten Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung von Informations- und Meßwerten physikalischer Größen des in der Umgebung der Kapsel liegenden Teils des lebenden Körpers, einer Generatoranordnung für die drahtlose Energiespeisung der in der Kapsel eingebauten Vorrichtung von außen und einem Empfänger zum Empfang der Informations- und Meßwerte, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kapsel eingebaute Vorrichtung einen während einer ersten Periode (Speise-

periods) wirksamen Empfangsschwingkreis mit einem Gleichrichterelement enthält, das ein Speicherelement auflädt, daß ferner ein von dem Speicherelement erregter, während einer zweiten Periode (Sendeperiode) wirksamer Sendeschwingungskreis vorgesehen ist und daß für die Generatoranordnung eine Steuerschaltung vorhanden ist, die eine periodische oder quasiperiodische Energieaussendung bewirkt.

3. System nach Anspruch 1, mit einer Vorrichtung in der Kapsel in Form eines Hartleyoszillators, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement (7) in Reihe mit dem Schwingkreis (2, 4) an den Kollektor des Transistors (1) angeschlossen ist und daß in den Basis-Emitter-Kreis ein Sperrkondensator (5) eingefügt ist.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sperrkondensator (5) ein Widerstand (6) zur Bestimmung des Sperrintervalls der Schwingung parallel geschaltet ist. ao

5. System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Widerstand (6), dessen Größe sich in Abhängigkeit von dem Meßwert ändert.

6. System nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen temperaturabhängigen Widerstand (6). as

7. System nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch einen Druckmesser zur Verstellung des Kerns (3) der Schwingkreisspule (2) zwecks Veränderung der Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von dem Druck.

8. System nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch ein Element aus einem Werkstoff, der seine Größe in Abhängigkeit von dem pH-Wert der Umgebung ändert und damit den Kern (3) zwecks entsprechender Frequenzänderung verstellt.

9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an die Steuerschaltung (16) der Hochfrequenz-Generatoranordnung (8) eine Hochfrequenztorschaltung (11) sowie eine Niederfrequenztorschaltung (13) des Empfängers, angekoppelt sind.

10. System nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator (19) mit konstanter Wiederholungsfrequenz für die Steuerschaltung (16) (Fig.4).

11. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an die Niederfrequenztorschaltung (13) ein Impulsformer (14) zur Auslösung der Steuerschaltung (16) über eine Verzögerungsschaltung (15) angeschlossen ist.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung der Ladespannung des Speicherkondensators (7) demselben eine Zenerdiode parallel geschaltet ist.

13. System nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zwischenfrequenzteil des Empfängers ein Detektor für amplitudenmodulierte Wellen angeschlossen ist.

14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine den Körper der Untersuchungsperson umgebende Rahmen- oder zylindrische Antenne.

15. System nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an den Impulsformer (14) Registrier- und Zählstufen (17, 18) angekoppelt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
IRE Transactions on Medical Electronics, Juni 1959, S. 100 und 101;
Electronics Engineering, 9. Mai 1958, S. 63 bis 65.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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