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    公开号:WO1980000054A1
    申请号:PCT/EP1979/000047
    申请日:1979-06-15
    公开日:1980-01-24
    发明作者:H Czerny；H Schmidt；J Morgenstern
    申请人:H Czerny；H Schmidt；J Morgenstern；
    IPC主号:A61B5-00
    专利说明:
    [0001] Meßgebereinheit zur laufenden Überwachung von Mutter und Kind vor und während der Geburt
    [0002] Technisches Gebiet
    [0003] 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.
    [0004] 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.
    [0005] 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.
    [0006] Offenbarung der Erfindung .
    [0007] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß (a) die Kapsel Meßgeber für mehrere der nachstehen¬ den Meßgrößen enthält: fetales (kindliches)
    [0008] und mütterliches EKG, fetalen Herzschall, Wehen, mütterliche Atmung, mütterliche Haut¬ temperatur, Lokalisieren der fetalen Herz¬ klappen, Bewegungen des Kindes und fetale Thoraxbewegung ,
    [0009] (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,
    [0010] (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.
    [0011] (d) in der Kapsel weiterhin eine Stromquelle zur Versorgung sowohl der Meßgeber als des Senders und der dem Sender vorgeschalteten Signalauf- bereitungsmittel vorgesehen ist,
    [0012] (e) die Registriermittel von einem Kompensations¬ schreiber gebildet sind, dessen Ausschlag durch einen Weqgeber abgegriffen und auf den Signal- eingang zurückgeführt wird.
    [0013] 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.
    [0014] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
    [0015] O Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    [0016] Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:
    [0017] Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch die Kapsel.
    [0018] Fig. 2 zeigt die zur Übertragung der Meßdaten vorgesehene Schaltungsanordnung zur Mehr¬ kanal-Signalübertragung.
    [0019] Fig. 3 zeigt die Signalverläufe an verschiedenen Stellen der Schaltungsanordnung.
    [0020] Fig. 4 zeigt schematisch-perspektivisch den Auf¬ bau eines mechanisch-kapazitiven Teilers zum Abgreifen des Ausschlags des Kompensationsschreibers und
    [0021] Fig. 5 zeigt eine zugehörige Schaltung.
    [0022] Bester Weg zur Ausführung der Erfindung . . .
    [0023] 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.
    [0024] 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 JTf
    [0025] 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.
    [0026] 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.
    [0027] 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.
    [0028] 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.
    [0029] 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.
    [0030] 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.
    [0031] 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.
    [0032] Das" ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 beschrieben.
    [0033] 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.
    [0034] 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.
    [0035] 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.
    [0036] 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. Während
    [0037] 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.
    [0038] 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.
    [0039] 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.
    [0040] Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt:
    [0041] 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.
    [0042] 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.
    [0043] 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.
    [0044] 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 des
    [0045] 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.
    [0046] 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.
    [0047] 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.
    [0048] 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.
    [0049] 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.
    [0050] 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 einen
    [0051] 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.
    [0052] 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.
    [0053] 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.
    [0054] Ein solcher kapazitiver Wegaufnehmer ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt.
    [0055] 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.
    [0056] 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.
    [0057] 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.
    [0058] 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.
    [0059] 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.
    [0060] In der Praxis bestehen die Teile 122,124 und 126,128 der Kondensatorplatten 112,114 aus Kupferkaschierungen auf Isolierstoffplatten 170,172.
    [0061] OMPI , IIPPOO
    权利要求:
    Claims
    Patentansprüche
    1. 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
    Registriermittel zum Aufzeichnen der übertragenen
    Meßdaten, dadurch gekennzeichnet, daß
    (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,
    (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,
    (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,
    (d) in der Kapsel (lθ) weiterhin eine Stromquelle zur Versorgung sowohl der Meßgeber als des Senders und der dem Sender vorgeschalteten Signalauf-
    OM bereitungsmittel vorgesehen ist,
    (e) die Registriermittel von einem Kompensations¬ schreiber (5δ) gebildet sind, dessen Ausschlag durch einen Weggeber abgegriffen und auf den Signaleingang zurückge ührt wird.
    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.
    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.
    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.
    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.
    6. Meßgebereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß in der Kapsel (10) und in schalleitendem Kontakt mit dem Kapselboden (12) ein Piezoelement
    (32) angeordnet ist, welches als Schall-Meßgeber zur Aufnahme des fetalen Herzschalls dient.
    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 ,
    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, und
    daß ein Meßgeber (5^»5 ) vorgesehen ist, der auf die Durchbiegung des Streifens (48) anspricht.
    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.
    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,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zeitbegrenzerschaltung einen gesteuerten Schalter (96) enthält, über den die Signale von dem Multiplexer (62) auf den Komparator (76) au schalt- bar sind, und
    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.
    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,
    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 des
    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.
    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.
    13- Meßgebereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß
    (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,
    (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,
    (c) der Ausgang des Differenzverstärkers (l48) über eine Diode (150) gleichgerichtet wird und zur Glättung auf einen Kondensator ( 150) mit parallelgeschaltetem ohmschen Widerstand
    (15^) geschaltet ist,
    -£ fRE 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
    (e) die Ausgangsgleichspannung über einen ohmschen Widerstand (l64) im gegenkoppelnden Sinne auf den invertierenden Eingang (166) des Differenz¬ verstärkers (l48) zurückgeführt ist.
    10
    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)
    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).
    20.
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    30
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0016052A1|1980-10-01|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1980-01-24| AK| Designated states|Designated state(s): US Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1980-01-24| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT CH DE FR GB LU SE Designated state(s): AT CH DE FR GB LU SE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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