JP3376462B2 - 信号伝送装置および生体信号計測装置 - Google Patents
信号伝送装置および生体信号計測装置Info
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- electrodes
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、頭蓋内圧などの生体信
号を計測するにあたって、生体内で収集した生体信号を
キャリアに重畳した電流のかたちで生体に流し、体表で
その信号を受信することにより、生体信号を計測する信
号伝送装置および生体信号計測装置に関する。
号を計測するにあたって、生体内で収集した生体信号を
キャリアに重畳した電流のかたちで生体に流し、体表で
その信号を受信することにより、生体信号を計測する信
号伝送装置および生体信号計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】医療における計測においては、長期間連
続して体内からの信号を取り出したい場合がある。例え
ば体内埋め込み式ペースメーカでは、埋め込んだ後のペ
ースメーカの動作状態を外部から知る必要がある。ま
た、脳外科手術などを行なった後の患者に対しては、頭
蓋内圧を計測する必要がある。さらに、消化管カプセル
などを飲ませた患者のモニタや、体内埋め込み型輸液装
置を埋め込んだ患者に対する輸液量モニタなどもこれに
当たる。このような体内から体外に信号を取り出す場
合、磁気結合を用いる方法や、光結合を用いる方法など
が提案されている。
続して体内からの信号を取り出したい場合がある。例え
ば体内埋め込み式ペースメーカでは、埋め込んだ後のペ
ースメーカの動作状態を外部から知る必要がある。ま
た、脳外科手術などを行なった後の患者に対しては、頭
蓋内圧を計測する必要がある。さらに、消化管カプセル
などを飲ませた患者のモニタや、体内埋め込み型輸液装
置を埋め込んだ患者に対する輸液量モニタなどもこれに
当たる。このような体内から体外に信号を取り出す場
合、磁気結合を用いる方法や、光結合を用いる方法など
が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、磁気結合を用
いる場合、体内側の送受信コイルを皮下浅いところに埋
め込む必要があり、体外側の送受信コイルを体内側のコ
イルの近傍に配置する必要があり、技術的に難しい問題
がある。また、光結合を用いて体内と体外で信号を送受
信する場合では、体組織が光を散乱吸収するため、発光
量を大きくする必要があり、消費電力が大きくなるとい
う欠点がある。
いる場合、体内側の送受信コイルを皮下浅いところに埋
め込む必要があり、体外側の送受信コイルを体内側のコ
イルの近傍に配置する必要があり、技術的に難しい問題
がある。また、光結合を用いて体内と体外で信号を送受
信する場合では、体組織が光を散乱吸収するため、発光
量を大きくする必要があり、消費電力が大きくなるとい
う欠点がある。
【０００４】本発明は、このような従来の技術が有する
課題を解決するために提案されたものであり、体内から
体外へまたは体外から体内への信号の送受を安定に行な
うことができるとともに、低電力で信号を送受できる信
号伝送装置および生体信号計測装置を提供することを目
的とする。
課題を解決するために提案されたものであり、体内から
体外へまたは体外から体内への信号の送受を安定に行な
うことができるとともに、低電力で信号を送受できる信
号伝送装置および生体信号計測装置を提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明による信号伝送装置は、電極を接続されこの電
極と共に体内に配置される送信部および／または受信部
と、体表に貼り付けられる電極を接続され体外に配置さ
れる受信部および／または送信部とを具備し、前記体内
に配置される電極と前記体表に貼り付けられる電極の双
方の電極の間で信号の送受を行なうために、前記体内お
よび／または体外に配置される送信部は、前記双方の電
極のうち送信側の電極から、キャリアに信号を重畳して
変調を加えた微弱な変調電流を生体に流す変調電流発生
手段を有し、前記体外および／または体内に配置される
受信部は、前記双方の電極のうち受信側の電極を介して
前記微弱な変調電流を受信することを特徴とする。
に本発明による信号伝送装置は、電極を接続されこの電
極と共に体内に配置される送信部および／または受信部
と、体表に貼り付けられる電極を接続され体外に配置さ
れる受信部および／または送信部とを具備し、前記体内
に配置される電極と前記体表に貼り付けられる電極の双
方の電極の間で信号の送受を行なうために、前記体内お
よび／または体外に配置される送信部は、前記双方の電
極のうち送信側の電極から、キャリアに信号を重畳して
変調を加えた微弱な変調電流を生体に流す変調電流発生
手段を有し、前記体外および／または体内に配置される
受信部は、前記双方の電極のうち受信側の電極を介して
前記微弱な変調電流を受信することを特徴とする。
【０００６】また、本発明による生体信号計測装置は、
生体内に挿入される生体情報収集装置が、生体情報を計
測するセンサと、このセンサの検出信号によってキャリ
アに変調を加える変調器と、この変調器に接続され、微
弱な変調電流を生体に流して送出する電極とを備え、体
外の受信装置が、上記微弱な変調電流を受信するために
体表に貼り付けられる電極と、この電極で検出した受信
信号を復調して生体情報信号を抽出する復調器と、復調
された生体情報を出力する出力手段とを備える構成とし
てある。
生体内に挿入される生体情報収集装置が、生体情報を計
測するセンサと、このセンサの検出信号によってキャリ
アに変調を加える変調器と、この変調器に接続され、微
弱な変調電流を生体に流して送出する電極とを備え、体
外の受信装置が、上記微弱な変調電流を受信するために
体表に貼り付けられる電極と、この電極で検出した受信
信号を復調して生体情報信号を抽出する復調器と、復調
された生体情報を出力する出力手段とを備える構成とし
てある。
【０００７】また、本発明を適用した頭蓋内圧計測装置
は、生体情報収集装置が、頭蓋内に留置され、頭蓋内圧
を検出する圧力センサと、この圧力センサの検出信号が
送られ、この検出信号によってキャリアに変調を加える
変調器を有するとともに、頭部皮下と頭蓋骨との間に置
かれる送信部本体と、この送信部本体の表面に設けら
れ、上記変調器からの微弱な変調電流を頭皮に流して送
出する電極とを備え、体外の受信装置が、上記微弱な変
調電流を受信するために頭皮表面に貼り付けられる電極
と、この電極で検出した受信信号を復調して頭蓋内圧信
号を抽出する復調器と、復調された頭蓋内圧値を出力す
る出力手段とを備える構成としてある。
は、生体情報収集装置が、頭蓋内に留置され、頭蓋内圧
を検出する圧力センサと、この圧力センサの検出信号が
送られ、この検出信号によってキャリアに変調を加える
変調器を有するとともに、頭部皮下と頭蓋骨との間に置
かれる送信部本体と、この送信部本体の表面に設けら
れ、上記変調器からの微弱な変調電流を頭皮に流して送
出する電極とを備え、体外の受信装置が、上記微弱な変
調電流を受信するために頭皮表面に貼り付けられる電極
と、この電極で検出した受信信号を復調して頭蓋内圧信
号を抽出する復調器と、復調された頭蓋内圧値を出力す
る出力手段とを備える構成としてある。
【０００８】また、本発明では、頭皮表面に貼り付けら
れる上記電極によって脳波が同時に検出され、上記出力
手段に脳波が出力されるように構成されている。
れる上記電極によって脳波が同時に検出され、上記出力
手段に脳波が出力されるように構成されている。
【０００９】また、本発明では、上記生体情報収集装置
の形状をカプセル形状とし、口から飲み込んで肛門から
排出される間に、体内の生体情報を収集できるようにし
てある。
の形状をカプセル形状とし、口から飲み込んで肛門から
排出される間に、体内の生体情報を収集できるようにし
てある。
【００１０】また、本発明では、体表に貼り付けられる
上記電極によって心電図が同時に検出され、上記出力手
段に心電図が出力されるように構成されている。
上記電極によって心電図が同時に検出され、上記出力手
段に心電図が出力されるように構成されている。
【００１１】
【作用】上述した請求項１に対応する構成によれば、体
内から体外へあるいは体外から体内に信号の伝達を行な
うにあたって、送信側の電極から、キャリアに信号を重
畳して変調を加えた微弱な変調電流を生体に流して、受
信側の電極でこの微弱な変調電流を受信することにより
信号を伝送しているので、生体内外間の信号の送受を低
電力で行なえる。
内から体外へあるいは体外から体内に信号の伝達を行な
うにあたって、送信側の電極から、キャリアに信号を重
畳して変調を加えた微弱な変調電流を生体に流して、受
信側の電極でこの微弱な変調電流を受信することにより
信号を伝送しているので、生体内外間の信号の送受を低
電力で行なえる。
【００１２】また、請求項２に対応する構成によれば、
センサで検出した生体信号によってキャリアに変調を加
え、この変調信号を生体情報収集装置の電極から微弱な
電流として生体に流し、体表に貼り付けた受信装置側の
電極によってこの電流を検出することにより、生体内外
間で信号の送受を行なっているので、信号の伝送を低電
力で行なえる。
センサで検出した生体信号によってキャリアに変調を加
え、この変調信号を生体情報収集装置の電極から微弱な
電流として生体に流し、体表に貼り付けた受信装置側の
電極によってこの電流を検出することにより、生体内外
間で信号の送受を行なっているので、信号の伝送を低電
力で行なえる。
【００１３】また、請求項３に対応する構成によれば、
圧力センサで検出した頭蓋内圧信号によってキャリアを
変調し、頭部皮下と頭蓋骨との間に置かれた送信部本体
の電極から、微弱な変調電流を頭皮に向けて流し、頭皮
表面に貼り付けた受信装置側の電極でこの電流を検出す
ることにより、信号の送受を行なっているので、低電力
化が図れる。
圧力センサで検出した頭蓋内圧信号によってキャリアを
変調し、頭部皮下と頭蓋骨との間に置かれた送信部本体
の電極から、微弱な変調電流を頭皮に向けて流し、頭皮
表面に貼り付けた受信装置側の電極でこの電流を検出す
ることにより、信号の送受を行なっているので、低電力
化が図れる。
【００１４】また、請求項５に対応する構成によれば、
カプセル形状の生体情報収集装置が口から飲み込まれて
体内を通過して、肛門から排出される間に、体内の生体
情報をセンサで検出して、キャリアを検出信号で変調し
た微弱な変調電流を電極を通じて生体に流し、体内から
体外に生体情報を伝送することができる。
カプセル形状の生体情報収集装置が口から飲み込まれて
体内を通過して、肛門から排出される間に、体内の生体
情報をセンサで検出して、キャリアを検出信号で変調し
た微弱な変調電流を電極を通じて生体に流し、体内から
体外に生体情報を伝送することができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。本発明による信号伝送装置では、電極を備え
る送受信部を体内に挿入し、体外の送受信部に接続され
る電極を体表に貼り付け、送信側の電極から、キャリア
を被送信信号で変調した変調信号を微弱な電流として生
体に流し、受信側の電極でこの電流を検出することによ
り、生体内外間で信号の送受を行なうものである。
説明する。本発明による信号伝送装置では、電極を備え
る送受信部を体内に挿入し、体外の送受信部に接続され
る電極を体表に貼り付け、送信側の電極から、キャリア
を被送信信号で変調した変調信号を微弱な電流として生
体に流し、受信側の電極でこの電流を検出することによ
り、生体内外間で信号の送受を行なうものである。
【００１６】まず、本発明による生体信号計測装置を頭
蓋内圧計測装置に適用した一実施例を説明する。図１
に、本発明の頭蓋内圧計測装置に用いられる生体情報収
集装置を示す。この図で、この生体情報収集装置は、表
面に白金や金からなる送信用の一対の電極４，５が貼り
付けられた送信部本体１と、例えばピエゾ抵抗素子から
なる頭蓋内圧計測用の圧力センサ３と、送信部本体１と
圧力センサ３とを結ぶ連結ケーブル２とから構成されて
いる。これら送信部本体１、連結ケーブル２および圧力
センサ３は、シリコン樹脂などの生体適合樹脂６によっ
て被覆されている（図２参照）。送信部本体１内には、
図２に示すようにフレキシブル基板７に各種部品８が実
装された送信部９が内蔵されている。１０は送信部９と
圧力センサ３とを結ぶ配線、１１，１２は送信部９と電
極４，５を結ぶ配線である。この生体情報収集装置で
は、送信部本体１の縦横が例えば３０×５０（mm）、厚
さが４（mm）程度の寸法を有しており、圧力センサ３は
直径２０（mm）、厚さが３（mm）程度の寸法を有してい
る。また、連結ケーブル２の寸法は６０（mm）程度に設
定されている。
蓋内圧計測装置に適用した一実施例を説明する。図１
に、本発明の頭蓋内圧計測装置に用いられる生体情報収
集装置を示す。この図で、この生体情報収集装置は、表
面に白金や金からなる送信用の一対の電極４，５が貼り
付けられた送信部本体１と、例えばピエゾ抵抗素子から
なる頭蓋内圧計測用の圧力センサ３と、送信部本体１と
圧力センサ３とを結ぶ連結ケーブル２とから構成されて
いる。これら送信部本体１、連結ケーブル２および圧力
センサ３は、シリコン樹脂などの生体適合樹脂６によっ
て被覆されている（図２参照）。送信部本体１内には、
図２に示すようにフレキシブル基板７に各種部品８が実
装された送信部９が内蔵されている。１０は送信部９と
圧力センサ３とを結ぶ配線、１１，１２は送信部９と電
極４，５を結ぶ配線である。この生体情報収集装置で
は、送信部本体１の縦横が例えば３０×５０（mm）、厚
さが４（mm）程度の寸法を有しており、圧力センサ３は
直径２０（mm）、厚さが３（mm）程度の寸法を有してい
る。また、連結ケーブル２の寸法は６０（mm）程度に設
定されている。
【００１７】図３に、生体情報収集装置のブロック図を
示す。この図で、この生体信号収集装置は、前述したよ
うに圧力センサ３と、送信部９と、アンテナとなる一対
の電極４，５とから構成されている。送信部９は、圧力
センサ３で検出した頭蓋内圧信号を増幅する前置増幅器
１３と、変調器１５に５ｋＨｚ程度のキャリア信号（搬
送波信号）を送出するキャリア発振器１４と、キャリア
に頭蓋内圧信号を重畳するためのＦＭ変調を行なう変調
器１５とを有している。電極４，５は、この変調器１５
に接続されている。ここで、キャリア周波数には、生体
信号との分離が容易で取り扱いやすい周波数が選択され
る。このキャリア周波数としては、生体内における誘電
体損失を考慮して１ｋＨｚから数百ＭＨｚまでの周波数
の使用が可能であり、この実施例では５ｋＨｚのキャリ
アが用いられている。
示す。この図で、この生体信号収集装置は、前述したよ
うに圧力センサ３と、送信部９と、アンテナとなる一対
の電極４，５とから構成されている。送信部９は、圧力
センサ３で検出した頭蓋内圧信号を増幅する前置増幅器
１３と、変調器１５に５ｋＨｚ程度のキャリア信号（搬
送波信号）を送出するキャリア発振器１４と、キャリア
に頭蓋内圧信号を重畳するためのＦＭ変調を行なう変調
器１５とを有している。電極４，５は、この変調器１５
に接続されている。ここで、キャリア周波数には、生体
信号との分離が容易で取り扱いやすい周波数が選択され
る。このキャリア周波数としては、生体内における誘電
体損失を考慮して１ｋＨｚから数百ＭＨｚまでの周波数
の使用が可能であり、この実施例では５ｋＨｚのキャリ
アが用いられている。
【００１８】つぎに、この生体情報収集装置を頭部内に
留置する仕方を図４の模式図を参照して説明する。送信
部本体１は、電極４，５が上方を向くように頭部皮下と
頭蓋骨１６との間に置かれる。また、頭蓋骨１６に開け
た孔を介して圧力センサ３が頭蓋内（頭蓋骨１６と脳１
７との間）に留置される。また、送信部本体１側の電極
４，５と対峙するように受信装置側の電極１９，２０が
頭部表面（頭皮１８の表面）に貼り付けられる。
留置する仕方を図４の模式図を参照して説明する。送信
部本体１は、電極４，５が上方を向くように頭部皮下と
頭蓋骨１６との間に置かれる。また、頭蓋骨１６に開け
た孔を介して圧力センサ３が頭蓋内（頭蓋骨１６と脳１
７との間）に留置される。また、送信部本体１側の電極
４，５と対峙するように受信装置側の電極１９，２０が
頭部表面（頭皮１８の表面）に貼り付けられる。
【００１９】つぎに、生体情報収集装置から送られてく
るキャリアに重畳した生体情報を受信するための受信装
置の構成を図５のブロック図に基づいて説明する。ま
ず、頭皮１８を挟んで送信部本体１側の電極４，５と対
向して頭部表面に貼り付けられる電極１９，２０は、銀
・塩化銀（Ag/AgCl)電極からなる。この電極１９，２０
によって脳波の検出も同時に行なわれる。前置増幅器２
１は、電極１９，２０で検出した信号を増幅して、後段
のフィルタ２２に送る。復調器２３は、フィルタ２２を
通過したＦＭ信号を復調して頭蓋内圧信号を抽出する。
後段の血圧増幅器２４は、この頭蓋内圧信号を増幅して
補正回路２５に送る。補正回路２５では、気圧測定器２
６で測定した気圧のデータを基に頭蓋内圧を補償し、出
力信号処理回路２８に送出する。一方、脳波増幅器２７
は、フィルタ２２で分離された脳波信号を増幅して、出
力信号処理回路２８に送る。出力信号処理回路２８で
は、頭蓋内圧信号と脳波信号を表示できる信号に加工し
て表示部２９に送るとともに、記録装置３０に送出す
る。ここで、出力信号処理回路２８、表示部２９および
記録装置３０は出力手段を構成している。
るキャリアに重畳した生体情報を受信するための受信装
置の構成を図５のブロック図に基づいて説明する。ま
ず、頭皮１８を挟んで送信部本体１側の電極４，５と対
向して頭部表面に貼り付けられる電極１９，２０は、銀
・塩化銀（Ag/AgCl)電極からなる。この電極１９，２０
によって脳波の検出も同時に行なわれる。前置増幅器２
１は、電極１９，２０で検出した信号を増幅して、後段
のフィルタ２２に送る。復調器２３は、フィルタ２２を
通過したＦＭ信号を復調して頭蓋内圧信号を抽出する。
後段の血圧増幅器２４は、この頭蓋内圧信号を増幅して
補正回路２５に送る。補正回路２５では、気圧測定器２
６で測定した気圧のデータを基に頭蓋内圧を補償し、出
力信号処理回路２８に送出する。一方、脳波増幅器２７
は、フィルタ２２で分離された脳波信号を増幅して、出
力信号処理回路２８に送る。出力信号処理回路２８で
は、頭蓋内圧信号と脳波信号を表示できる信号に加工し
て表示部２９に送るとともに、記録装置３０に送出す
る。ここで、出力信号処理回路２８、表示部２９および
記録装置３０は出力手段を構成している。
【００２０】ここで、脳波信号は体表で１００μＶ程度
であるから、頭蓋内圧（脳圧）を伝達する信号も体表で
１００μＶ程度の大きさがあればよい。したがって、電
極インピーダンスを１００Ω／５ｋＨｚとして電極に印
加する電圧は１０ｍＶ程度で十分であり、送信に必要な
電力は高々１μＷ程度となる。また、５ｋＨｚ、１０ｍ
Ｖ、１００μＡ程度の電圧、電流では、生体を刺激する
恐れもない。
であるから、頭蓋内圧（脳圧）を伝達する信号も体表で
１００μＶ程度の大きさがあればよい。したがって、電
極インピーダンスを１００Ω／５ｋＨｚとして電極に印
加する電圧は１０ｍＶ程度で十分であり、送信に必要な
電力は高々１μＷ程度となる。また、５ｋＨｚ、１０ｍ
Ｖ、１００μＡ程度の電圧、電流では、生体を刺激する
恐れもない。
【００２１】つぎに、このように構成される頭蓋内圧計
測装置の動作を説明する。まず、頭蓋内に留置した圧力
センサ３によって頭蓋内圧信号（脳圧信号）が検出され
ると、この信号は連結ケーブル２を介して送信部９内の
前置増幅器１３に送られて増幅される。この増幅信号は
変調器１５に送られる。この変調器１５では、キャリア
発振器１４から送られてくる例えば５ｋＨｚのキャリア
（搬送波）に頭蓋内圧信号を重畳するＦＭ変調が行なわ
れる。このＦＭ変調信号は、頭部皮下と頭蓋骨１６との
間に置かれた送信部本体１の表面に配された一対の電極
４，５によって頭皮１８に向けて伝送される。
測装置の動作を説明する。まず、頭蓋内に留置した圧力
センサ３によって頭蓋内圧信号（脳圧信号）が検出され
ると、この信号は連結ケーブル２を介して送信部９内の
前置増幅器１３に送られて増幅される。この増幅信号は
変調器１５に送られる。この変調器１５では、キャリア
発振器１４から送られてくる例えば５ｋＨｚのキャリア
（搬送波）に頭蓋内圧信号を重畳するＦＭ変調が行なわ
れる。このＦＭ変調信号は、頭部皮下と頭蓋骨１６との
間に置かれた送信部本体１の表面に配された一対の電極
４，５によって頭皮１８に向けて伝送される。
【００２２】頭蓋内圧信号を重畳したＦＭ信号は、電流
として頭皮１８を流れ、受信装置側の一対の電極１９，
２０によって受信される。このとき、電極１９，２０に
よって脳波も同時に検出される。電極１９，２０で検出
された信号は受信装置内の前置増幅器２１で増幅された
後に、フィルタ２２を介して復調器２３に送られる。こ
の復調器２３３では、ＦＭ変調信号から頭蓋内圧信号を
抽出する復調動作が行なわれる。取り出された頭蓋内圧
信号は、血圧増幅器２４で増幅された後に、補正回路２
５に送られる。この補正回路２５では、気圧測定器２６
で測定した気圧の値に基づいて頭蓋内圧を正しい値に補
正する処理が行なわれ、補正後の信号が出力信号処理回
路２８に送られる。一方、フィルタ２２でＦＭ信号と分
離された脳波信号は、脳波増幅器２７に送られて増幅さ
れ、その後出力信号処理回路２８に送られる。この出力
信号処理回路２８では、頭蓋内圧信号と脳波信号が表示
信号に変換されて、ＣＲＴや液晶ディスプレイからなる
表示部２９に表示される。また、頭蓋内圧と脳波は記録
装置３０によっても記録される。
として頭皮１８を流れ、受信装置側の一対の電極１９，
２０によって受信される。このとき、電極１９，２０に
よって脳波も同時に検出される。電極１９，２０で検出
された信号は受信装置内の前置増幅器２１で増幅された
後に、フィルタ２２を介して復調器２３に送られる。こ
の復調器２３３では、ＦＭ変調信号から頭蓋内圧信号を
抽出する復調動作が行なわれる。取り出された頭蓋内圧
信号は、血圧増幅器２４で増幅された後に、補正回路２
５に送られる。この補正回路２５では、気圧測定器２６
で測定した気圧の値に基づいて頭蓋内圧を正しい値に補
正する処理が行なわれ、補正後の信号が出力信号処理回
路２８に送られる。一方、フィルタ２２でＦＭ信号と分
離された脳波信号は、脳波増幅器２７に送られて増幅さ
れ、その後出力信号処理回路２８に送られる。この出力
信号処理回路２８では、頭蓋内圧信号と脳波信号が表示
信号に変換されて、ＣＲＴや液晶ディスプレイからなる
表示部２９に表示される。また、頭蓋内圧と脳波は記録
装置３０によっても記録される。
【００２３】つぎに、本発明を消化器管内の生体情報を
計測する生体信号計測装置に適用した他の実施例を説明
する。まず、この生体信号計測装置に用いられる生体情
報収集装置の構成を図６に基づいて説明する。この図
で、円筒状のカプセル３１の前部には胃内部などの温
度、ペーハ（ｐＨ）や出血状態などの生体情報を検出す
るセンサ３４が埋め込まれている。なお、出血状態はル
ミノール反応によって検出される。また、このカプセル
３１内には、センサ３４で検出した生体情報をＦＭ変調
して送信するための送信部３５が内蔵されている。この
送信部３５は、前述の実施例と同様、センサ３４の信号
を増幅する前置増幅器、キャリア発振器、復調器によっ
て構成されている。カプセル３１の後部には、連結ケー
ブル３２が接続され、この連結ケーブル３２の末端にア
ンテナとなる円板状の電極３３が取り付けられている。
この電極３３は、連結ケーブル３２を介して送信部３５
内の変調器に接続されている。ここで、カプセル３１は
全長２０（mm）程度の寸法を有しており、連結ケーブル
３２は５０（mm）程度の長さに設定されている。このよ
うに構成される生体情報収集装置は、口から飲み込まれ
て、図７に示すように胃３６ａの内部などで生体情報を
収集する。
計測する生体信号計測装置に適用した他の実施例を説明
する。まず、この生体信号計測装置に用いられる生体情
報収集装置の構成を図６に基づいて説明する。この図
で、円筒状のカプセル３１の前部には胃内部などの温
度、ペーハ（ｐＨ）や出血状態などの生体情報を検出す
るセンサ３４が埋め込まれている。なお、出血状態はル
ミノール反応によって検出される。また、このカプセル
３１内には、センサ３４で検出した生体情報をＦＭ変調
して送信するための送信部３５が内蔵されている。この
送信部３５は、前述の実施例と同様、センサ３４の信号
を増幅する前置増幅器、キャリア発振器、復調器によっ
て構成されている。カプセル３１の後部には、連結ケー
ブル３２が接続され、この連結ケーブル３２の末端にア
ンテナとなる円板状の電極３３が取り付けられている。
この電極３３は、連結ケーブル３２を介して送信部３５
内の変調器に接続されている。ここで、カプセル３１は
全長２０（mm）程度の寸法を有しており、連結ケーブル
３２は５０（mm）程度の長さに設定されている。このよ
うに構成される生体情報収集装置は、口から飲み込まれ
て、図７に示すように胃３６ａの内部などで生体情報を
収集する。
【００２４】つぎに、受信装置の構成を説明する。受信
装置側に設けられた４つの電極３７は、生体情報収集装
置から伝送されてくる信号を受信するために被験者３６
の腹胸部の体表面に貼り付けられる。また、この電極３
７によって心電図信号も同時に検出される。これら電極
３７によって検出された信号は、受信ブロック３８に送
られる。この受信ブロック３８は、電極３７からの信号
を増幅する前置増幅器と、増幅後の信号を瀘波するフィ
ルタと、フィルタを通過したＦＭ信号を復調する復調器
と、復調後の信号を増幅する増幅器と、この増幅信号を
表示信号に変換して表示部３９に出力する表示信号処理
部と、フィルタで分離した心電図信号を増幅して表示信
号処理部に送出する心電図増幅器とから構成されてい
る。
装置側に設けられた４つの電極３７は、生体情報収集装
置から伝送されてくる信号を受信するために被験者３６
の腹胸部の体表面に貼り付けられる。また、この電極３
７によって心電図信号も同時に検出される。これら電極
３７によって検出された信号は、受信ブロック３８に送
られる。この受信ブロック３８は、電極３７からの信号
を増幅する前置増幅器と、増幅後の信号を瀘波するフィ
ルタと、フィルタを通過したＦＭ信号を復調する復調器
と、復調後の信号を増幅する増幅器と、この増幅信号を
表示信号に変換して表示部３９に出力する表示信号処理
部と、フィルタで分離した心電図信号を増幅して表示信
号処理部に送出する心電図増幅器とから構成されてい
る。
【００２５】つぎに、このように構成される生体信号計
測装置の動作を説明する。まず、カプセル状の生体情報
収集装置が口から飲み込まれると、この生体情報収集装
置が胃３６ａを通過するときに、胃内部の温度、ペーハ
（ｐＨ）や出血状態などの生体情報がセンサ３４によっ
て検出される。センサ３４の検出信号は、送信部３５内
で処理されて、例えば５ｋＨｚのキャリアとＦＭ変調さ
れる。生体情報を重畳したこのＦＭ変調信号は、連結ケ
ーブル３２を介して電極３３に送られ、アンテナとなる
この電極３３から体表に向けて伝送される。
測装置の動作を説明する。まず、カプセル状の生体情報
収集装置が口から飲み込まれると、この生体情報収集装
置が胃３６ａを通過するときに、胃内部の温度、ペーハ
（ｐＨ）や出血状態などの生体情報がセンサ３４によっ
て検出される。センサ３４の検出信号は、送信部３５内
で処理されて、例えば５ｋＨｚのキャリアとＦＭ変調さ
れる。生体情報を重畳したこのＦＭ変調信号は、連結ケ
ーブル３２を介して電極３３に送られ、アンテナとなる
この電極３３から体表に向けて伝送される。
【００２６】体組織を通じて体内から体外に電流として
流れたＦＭ信号は、体表に貼り付けられた受信装置側の
電極３７によって検出される。このとき電極３７によっ
て心電図信号も同時に検出され、電極３７による検出信
号が、受信ブロック３８に送出される。この受信ブロッ
ク３８では、増幅後のＦＭ信号が復調されて、生体情報
が抽出される。この生体情報は、表示信号処理部で表示
信号に変換され、被験者３６の胃内部の温度、ペーハ
（ｐＨ）や出血状態などの情報がＣＲＴなどからなる表
示部３９に出力される。一方、受信ブロック３８内のフ
ィルタで分離された心電図信号は、増幅された後に表示
信号に変換されて、上記生体情報と共に表示部３９に表
示される。なお、カプセル状の生体情報収集装置は最後
に肛門から体外に排出される。
流れたＦＭ信号は、体表に貼り付けられた受信装置側の
電極３７によって検出される。このとき電極３７によっ
て心電図信号も同時に検出され、電極３７による検出信
号が、受信ブロック３８に送出される。この受信ブロッ
ク３８では、増幅後のＦＭ信号が復調されて、生体情報
が抽出される。この生体情報は、表示信号処理部で表示
信号に変換され、被験者３６の胃内部の温度、ペーハ
（ｐＨ）や出血状態などの情報がＣＲＴなどからなる表
示部３９に出力される。一方、受信ブロック３８内のフ
ィルタで分離された心電図信号は、増幅された後に表示
信号に変換されて、上記生体情報と共に表示部３９に表
示される。なお、カプセル状の生体情報収集装置は最後
に肛門から体外に排出される。
【００２７】上述した２つの実施例では、生体情報収集
装置で収集した情報をＦＭ変調して電流のかたちで体表
に向けて伝達する伝送方式を採用しているが、ＦＭ変調
方式でなく、ＡＭ変調方式や他の変調方式を用いてもよ
い。また、生体情報収集装置側に別に受信部を設けて、
体表側の電極から制御信号などを変調電流として体組織
を通じて流し、生体情報収集装置側の電極でこの信号を
受信できるようにした構成も可能である。
装置で収集した情報をＦＭ変調して電流のかたちで体表
に向けて伝達する伝送方式を採用しているが、ＦＭ変調
方式でなく、ＡＭ変調方式や他の変調方式を用いてもよ
い。また、生体情報収集装置側に別に受信部を設けて、
体表側の電極から制御信号などを変調電流として体組織
を通じて流し、生体情報収集装置側の電極でこの信号を
受信できるようにした構成も可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように請求項１に対応する
本発明によれば、キャリアに変調を加えた微弱な変調電
流を生体に流すことにより、生体の内外間で信号の送受
を行なうようにしたので、従来のように光結合で信号を
送受する場合に比べて低電力化が図れるとともに、光結
合や磁気結合を用いて伝送する場合に比べて安定に信号
を伝達できる。
本発明によれば、キャリアに変調を加えた微弱な変調電
流を生体に流すことにより、生体の内外間で信号の送受
を行なうようにしたので、従来のように光結合で信号を
送受する場合に比べて低電力化が図れるとともに、光結
合や磁気結合を用いて伝送する場合に比べて安定に信号
を伝達できる。
【００２９】また、請求項２に対応する本発明によれ
ば、生体内の生体情報収集装置で計測した生体信号によ
ってキャリアを変調して、電極を通じて微弱な変調電流
を生体に流し、体外の受信装置側の電極でこの電流を検
出することにより、生体内外間で信号の送受を行なうよ
うにしたので、低電力化が可能とともに、光結合や磁気
結合を用いる場合に比べて安定な伝送を行なえる。
ば、生体内の生体情報収集装置で計測した生体信号によ
ってキャリアを変調して、電極を通じて微弱な変調電流
を生体に流し、体外の受信装置側の電極でこの電流を検
出することにより、生体内外間で信号の送受を行なうよ
うにしたので、低電力化が可能とともに、光結合や磁気
結合を用いる場合に比べて安定な伝送を行なえる。
【００３０】また、請求項３に対応する本発明によれ
ば、圧力センサで計測した頭蓋内圧信号によってキャリ
アを変調し、頭部皮下に置いた送信部本体の電極から、
頭皮に微弱な変調電流を送出して、頭皮表面の電極でこ
の電流を検出することにより、信号を送受しているの
で、頭蓋内圧の測定を低電力でしかも安定に行なえると
いう利点がある。
ば、圧力センサで計測した頭蓋内圧信号によってキャリ
アを変調し、頭部皮下に置いた送信部本体の電極から、
頭皮に微弱な変調電流を送出して、頭皮表面の電極でこ
の電流を検出することにより、信号を送受しているの
で、頭蓋内圧の測定を低電力でしかも安定に行なえると
いう利点がある。
【００３１】また、請求項４に対応する本発明によれ
ば、頭皮に貼り付けた電極によって脳波も同時に計測で
きるので、生体信号の測定を効率よく行なえる。
ば、頭皮に貼り付けた電極によって脳波も同時に計測で
きるので、生体信号の測定を効率よく行なえる。
【００３２】また、請求項５に対応する本発明によれ
ば、口から飲み込まれたカプセル状の生体情報収集装置
が体内を通過するときに、センサによって生体情報を計
測し、この生体情報信号によってキャリアを変調した変
調電流を生体情報収集装置側の電極から生体に流すとと
もに、この電流を体表に貼り付けた電極により検出する
ことにより、生体情報の送受を行なっているので、体内
の生体情報の測定を低電力で行なえるだけでなく、信頼
性の高い測定を行なえる。
ば、口から飲み込まれたカプセル状の生体情報収集装置
が体内を通過するときに、センサによって生体情報を計
測し、この生体情報信号によってキャリアを変調した変
調電流を生体情報収集装置側の電極から生体に流すとと
もに、この電流を体表に貼り付けた電極により検出する
ことにより、生体情報の送受を行なっているので、体内
の生体情報の測定を低電力で行なえるだけでなく、信頼
性の高い測定を行なえる。
【００３３】また、請求項６に対応する本発明によれ
ば、体表に貼り付けた電極によって心電図も同時に計測
できるので、生体信号の測定を効率よく行なえる。
ば、体表に貼り付けた電極によって心電図も同時に計測
できるので、生体信号の測定を効率よく行なえる。
【図１】（ａ）は本発明による頭蓋内圧測定装置に用い
られる生体情報収集装置の平面図であり、（ｂ）はその
側面図である。
られる生体情報収集装置の平面図であり、（ｂ）はその
側面図である。
【図２】図１の生体情報収集装置の送信部本体を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図３】上記生体情報収集装置の構成を示すブロック図
である。
である。
【図４】上記生体情報収集装置を頭部内に留置した状態
を模式的に示す説明図である。
を模式的に示す説明図である。
【図５】頭蓋内圧測定装置に用いられる受信装置の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図６】他の実施例の生体情報収集装置を一部切り欠い
て示す平面図である。
て示す平面図である。
【図７】図６の生体情報収集装置を用いて体内の生体情
報を計測する様子を示す説明図である。
報を計測する様子を示す説明図である。
１ 送信部本体
２ 連結ケーブル
３ 圧力センサ
４，５ 電極
６ 生体適合樹脂
７ フレキシブル基板
８ 部品
９ 送信部
１０ 配線
１１，１２ 配線
１３ 前置増幅器
１４ キャリア発振器
１５ 変調器
１６ 頭蓋骨
１７ 脳
１８ 頭皮
１９，２０ 電極
２１ 前置増幅器
２２ フィルタ
２３ 復調器
２４ 血圧増幅器
２５ 補正回路
２６ 気圧測定器
２７ 脳波増幅器
２８ 出力信号処理回路
２９ 表示部
３０ 記録装置
３１ カプセル
３２ 連結ケーブル
３３ 電極
３４ センサ
３５ 送信部
３６ 被験者
３６ａ 胃
３７ 電極
３８ 受信ブロック
３９ 表示部
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−245115（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−19713（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−99232（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−167（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
A61B 5/04
A61B 5/00
A61B 5/07
Claims (6)
- 【請求項１】 電極を接続されこの電極と共に体内に配
置される送信部および／または受信部と、 体表に貼り付けられる電極を接続され体外に配置される
受信部および／または送信部とを具備し、 前記体内に配置される電極と前記体表に貼り付けられる
電極の双方の電極の間で信号の送受を行なうために、 前記体内および／または体外に配置される送信部は、前
記双方の電極のうち送信側の電極から、キャリアに信号
を重畳して変調を加えた微弱な変調電流を生体に流す変
調電流発生手段を有し、 前記体外および／または体内に配置される受信部は、前
記双方の電極のうち受信側の電極を介して前記微弱な変
調電流を受信することを特徴とする信号伝送装置。 - 【請求項２】 生体内に挿入される生体情報収集装置
は、生体情報を計測するセンサと、このセンサの検出信
号によってキャリアに変調を加える変調器と、この変調
器に接続され、微弱な変調電流を生体に流して送出する
電極とを備え、 体外の受信装置は、上記微弱な変調電流を受信するため
に体表に貼り付けられる電極と、この電極で検出した受
信信号を復調して生体情報信号を抽出する復調器と、復
調された生体情報を出力する出力手段とを備えることを
特徴とする生体信号計測装置。 - 【請求項３】 生体情報収集装置は、頭蓋内に留置さ
れ、頭蓋内圧を検出する圧力センサと、この圧力センサ
の検出信号が送られ、この検出信号によってキャリアに
変調を加える変調器を有するとともに、頭部皮下と頭蓋
骨との間に置かれる送信部本体と、この送信部本体の表
面に設けられ、上記変調器からの微弱な変調電流を頭皮
に流して送出する電極とを備え、 体外の受信装置は、上記微弱な変調電流を受信するため
に頭皮表面に貼り付けられる電極と、この電極で検出し
た受信信号を復調して頭蓋内圧信号を抽出する復調器
と、復調された頭蓋内圧値を出力する出力手段とを備
え、 上記生体情報収集装置と上記受信装置との組み合わせに
より頭蓋内圧計測装置として用いられることを特徴とす
る生体信号計測装置。 - 【請求項４】 頭皮表面に貼り付けられる上記電極によ
って脳波が同時に検出され、上記出力手段に脳波が出力
されるように構成されていることを特徴とする請求項３
記載の生体信号計測装置。 - 【請求項５】 上記生体情報収集装置は、口から飲み込
んで肛門から排出される間に、体内の生体情報を収集で
きるようにカプセル形状に形成されていることを特徴と
する請求項２記載の生体信号計測装置。 - 【請求項６】 体表に貼り付けられる上記電極によって
心電図が同時に検出され、上記出力手段に心電図が出力
されるように構成されていることを特徴とする請求項２
記載の生体信号計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22333494A JP3376462B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 信号伝送装置および生体信号計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22333494A JP3376462B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 信号伝送装置および生体信号計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0884779A JPH0884779A (ja) | 1996-04-02 |
| JP3376462B2 true JP3376462B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=16796534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22333494A Expired - Fee Related JP3376462B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 信号伝送装置および生体信号計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3376462B2 (ja) |
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| KR100873683B1 (ko) | 2003-01-25 | 2008-12-12 | 한국과학기술연구원 | 인체통신방법, 인체통신시스템 및 이에 사용되는 캡슐형 내시경 |
| US8155586B2 (en) * | 2003-01-25 | 2012-04-10 | Korea Institute Of Science And Technology | Method and system for data communication using a body |
| US7768391B2 (en) | 2004-09-03 | 2010-08-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Health data collecting system and semiconductor device |
| JP4887482B2 (ja) * | 2005-02-28 | 2012-02-29 | 国立大学法人東北大学 | 神経インプラント装置 |
| JP5714210B2 (ja) * | 2005-09-01 | 2015-05-07 | プロテウス デジタル ヘルス， インコーポレイテッド | 移植可能なワイヤ無し通信システム |
| KR101568660B1 (ko) | 2006-05-02 | 2015-11-12 | 프로테우스 디지털 헬스, 인코포레이티드 | 환자 주문형 치료법 |
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| US8858432B2 (en) | 2007-02-01 | 2014-10-14 | Proteus Digital Health, Inc. | Ingestible event marker systems |
| JP5614991B2 (ja) | 2007-02-14 | 2014-10-29 | プロテウス デジタル ヘルス， インコーポレイテッド | 大表面積電極を有する体内型電源 |
| US8115618B2 (en) | 2007-05-24 | 2012-02-14 | Proteus Biomedical, Inc. | RFID antenna for in-body device |
| US20090204019A1 (en) * | 2008-02-13 | 2009-08-13 | Alec Ginggen | Combined Pressure and Flow Sensor Integrated in a Shunt System |
| SG10201702853UA (en) | 2008-07-08 | 2017-06-29 | Proteus Digital Health Inc | Ingestible event marker data framework |
| JP5096268B2 (ja) * | 2008-09-02 | 2012-12-12 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | カプセル誘導システム |
| CN102341031A (zh) | 2009-01-06 | 2012-02-01 | 普罗秋斯生物医学公司 | 摄取相关的生物反馈和个人化医学治疗方法和系统 |
| TWI517050B (zh) | 2009-11-04 | 2016-01-11 | 普羅托斯數位健康公司 | 供應鏈管理之系統 |
| TWI557672B (zh) | 2010-05-19 | 2016-11-11 | 波提亞斯數位康健公司 | 用於從製造商跟蹤藥物直到患者之電腦系統及電腦實施之方法、用於確認將藥物給予患者的設備及方法、患者介面裝置 |
| WO2015112603A1 (en) | 2014-01-21 | 2015-07-30 | Proteus Digital Health, Inc. | Masticable ingestible product and communication system therefor |
| US20140203950A1 (en) | 2011-07-21 | 2014-07-24 | Mark Zdeblick | Mobile Communication Device, System, and Method |
| JP6511439B2 (ja) | 2013-06-04 | 2019-05-15 | プロテウス デジタル ヘルス， インコーポレイテッド | データ収集および転帰の査定のためのシステム、装置、および方法 |
| US10084880B2 (en) | 2013-11-04 | 2018-09-25 | Proteus Digital Health, Inc. | Social media networking based on physiologic information |
| JP6385740B2 (ja) | 2014-07-04 | 2018-09-05 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 電子装置およびその製造方法 |
| RU2711058C1 (ru) | 2016-07-22 | 2020-01-14 | Протеус Диджитал Хелс, Инк. | Электромагнитное зондирование и обнаружение проглатываемых маркеров событий |
| CN110049721B (zh) * | 2016-12-07 | 2022-06-28 | 财团法人峨山社会福祉财团 | 脑压测定装置 |
| KR101994850B1 (ko) * | 2017-11-16 | 2019-07-01 | 재단법인대구경북과학기술원 | 두개골 내 압력 측정 장치 및 이의 제조방법 |
| CN108095715A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-06-01 | 苏州弘浩医疗科技有限公司 | 一种植入式无线无源颅内压力监测系统 |
| CN112617768A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-09 | 中国人民解放军总医院第一医学中心 | 一种无线多模态颅内监测系统 |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP22333494A patent/JP3376462B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0884779A (ja) | 1996-04-02 |
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