(57)【要約】【課題】本発明のラジオカプセル送受信システムは、短い時間間隔での生体情報の取得を可能にすることを目的とする。【解決手段】  生体情報を検出するセンサと、このセンサによって検出された前記生体情報を送信する送信器を有するラジオカプセルと、複数のアンテナ、及び前記送信部からの信号を前記アンテナを介して任意の時間間隔で受信する受信器を有する体外ユニットとを備え、前記対外ユニットは、前記複数のアンテナのうち、前回使用したアンテナから所定の範囲内に配置されているアンテナを次に使用するアンテナとして決定するラジオカプセル送受信システムとなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体情報を検出するセンサと、このセンサによって検出された前記生体情報を送信する送信器を有するラジオカプセルと、
複数のアンテナ、及び前記送信部からの信号を前記アンテナを介して任意の時間間隔で受信する受信器を有する体外ユニットとを備え、
前記体外ユニットは、前記複数のアンテナのうち、前回使用したアンテナから所定の範囲内に配置されているアンテナを次に使用するアンテナとして決定するラジオカプセル送受信システム。
【請求項２】
前記複数のアンテナには増幅器が接続されており、
前記体外ユニットによって次に使用するアンテナとして決定されたアンテナに接続されている増幅器の電源はＯＮになり、それ以外のアンテナの増幅器の電源はＯＦＦになる請求項１に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項３】
前記複数のアンテナのうち、１本のアンテナのみをラジオカプセルからの生体情報の受信に使用する請求項１または請求項２に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項４】
前回使用したアンテナから所定の範囲内に配置されているアンテナの受信信号を順番に検波し、それぞれの前記受信信号を比較するモニタリング作業を行う比較器を有し、前記体外ユニットは、前記比較器の比較結果に基づき、次に使用するアンテナを決定する請求項１に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項５】
前記体外ユニットは、前記アンテナにより受信する信号の受信電力値を検波し、前記受信電力値に基づいて、次に使用するアンテナを決定する請求項１に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項６】
前回のモニタリング作業の結果、選択されたアンテナを、今回のモニタリング作業の際に、最初に検波する請求項４に記載のラジオカプセル送受信ユニット。
【請求項７】
前記モニタリング作業の際に、前回使用されたアンテナを検波しない請求項４に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項８】
前記ラジオカプセルから送信される前記生体情報を前記体外ユニットにて最初に受信する時は、前記モニタリング作業の際に、前記アンテナのすべてについて検波が為される請求項４に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項９】
前記複数のアンテナの一部又は全部は磁流型アンテナにより構成されている請求項１に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項１０】
前記体外ユニットは、前記複数のアンテナと前記受信器の間に接続されるアンテナ切り替えモジュールと前記複数のアンテナとを有する第１のユニットと、前記体外ユニットを構成する各部品に電力を供給するバッテリーと前記受信器とを有する第２のユニットとから構成され、
前記第１のユニットと前記第２のユニットとは、１本の信号線にて結ばれている請求項１に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項１１】
前記第１のユニットは、衣服又はコルセットに取り付けられる請求項１０に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項１２】
前記複数のアンテナの受信信号を比較する比較器が前記第１のユニットの中に配置されると共に、前記第２のユニットが、アンテナの切り替えタイミングを知らせる信号を前記信号線に乗重して前記受信器から前記アンテナ切り替えモジュールに送信する請求項１０に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項１３】
前記比較器を前記第２のユニットの中に配置すると共に、どのアンテナに切り替えるかを知らせる信号を信号線に乗重して前記第２のユニットから前記アンテナ切り替えモジュールに送信する請求項１０に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項１４】
モニタリング作業時に受信信号の比較に利用される前記アンテナにおいて、前回のモニタリング作業時の受信電力値と今回のモニタリング作業時の受信電力値の変動幅を導出し、この変動幅が第１の閾値より小さい場合にはモニタリング作業の実施間隔を広げる請求項１に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項１５】
モニタリング作業時に受信信号の比較に利用される前記アンテナにおいて、前回のモニタリング作業時の受信電力値と今回のモニタリング作業時の受信電力値の変動幅を導出し、この変動幅が第２の閾値より大きい場合にはモニタリング作業の実施間隔を狭める請求項１に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項１６】
モニタリング作業の結果、選択されたアンテナが、前回のモニタリング作業の結果、選択されたアンテナと同一の場合に、今回と前回のモニタリング作業時における当該アンテナのそれぞれの受信電力値の変動幅を導出し、この変動幅が第３の閾値より小さい場合にはモニタリング作業の実施間隔を広げる請求項１に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項１７】
モニタリング作業の結果、選択されたアンテナが、前回のモニタリング作業の結果、選択されたアンテナと同一の場合に、今回と前回のモニタリング作業時における当該アンテナのそれぞれの受信電力値の変動幅を導出し、この変動幅が第４の閾値より大きい場合にはモニタリング作業の実施間隔を狭める請求項１に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項１８】
モニタリング作業の実施間隔の最小値が決められていることを特徴とする請求項１５又は請求項１７に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項１９】
前記変動幅は、前回のモニタリング作業時の受信電力平均値と今回のモニタリング作業時の受信電力平均値の差により導出する請求項１４又は請求項１５に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項２０】
前回のモニタリング作業時に使用され、且つ、今回のモニタリング作業時に使用された前記アンテナにおいて、当該アンテナの内、ｎ番目のアンテナの前回のモニタリング作業時の受信電力P1n、今回のモニタリング作業時の受信電力P2nを用いて、前記変動幅が、
【数１】
2007054478.tif 000004
で導出され、ｆ（P1n，P2n）は（P1n−P2n）又は（P2n−P1n）を係数として含まないP1n又は／及びP2nを用いた式である請求項１４又は請求項１５に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項２１】
２回前以前のモニタリング作業時の受信信号をも前記変動幅の導出に用いる請求項１４から請求項１７に記載のラジオカプセル送受信システム。
【請求項２２】
生体情報の受信のために選択された前記アンテナの履歴を基に、次回モニタリング作業時に使用するアンテナを限定する請求項１に記載のラジオカプセル送受信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内に留置されるラジオカプセルと、このラジオカプセルから送信される生体情報を受信する体外ユニットとを有するラジオカプセル送受信システムの体外ユニット用アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
体腔内の温度やｐＨ値等の物理量の長時間にわたる測定や観察を行うために、センサと小型発信器とを備え、生体内に留置されて生体内の生体情報を無線によって体外に伝送するラジオカプセル及びその無線信号を受信する体外ユニットが知られている。
【０００３】
このようなラジオカプセル及び体外ユニットに関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が存在している。
【０００４】
特許文献１の車載アンテナの代表例を図１８及び図１９に示す。図１８は特許文献１の体外ユニット１００の概略図が示されている。この体外ユニット１００は被験者が装着するベスト型からなっていて、複数のアンテナ１０１を配置したアンテナアレイ、受信モジュール１０２、体外ユニット１００から着脱可能なメモリ１０３および電源１０４が設けられている。アンテナ１０１で受信された生体情報は、受信モジュール１０２で加工され、メモリ１０３に記憶される。電源１０４は体外ユニット１００から取り外して充電できる充電池であって、受信モジュール１０２に接続されてこれに電力を供給する。
【０００５】
図１９は、特許文献１のラジオカプセル１０５の概略が示されている。図１９に示すラジオカプセル１０５は、生体情報を検出するセンサ１０５ａ、センサ１０５ａによって検出された後変調された生体情報を送信する送信器１０５ｂ、これらに電力を供給するバッテリー１０５ｃ、および送信アンテナ１０５ｄとを備えている。このセンサ１０５ａは体腔内におけるｐＨ値や温度等の測定や撮影を行うもので、この測定・観察した生体情報を送信器１０５ｂから送信することができる。
【０００６】
体内のラジオカプセル１０５から送信された信号は、被験者の着用している体外ユニット１００に設けられたアンテナアレイにて受信（スキャン）され、受信モジュール１０２に設けられた復調回路と位置特定手段とに送られる。生体情報は復調回路において復調されると共に、ラジオカプセルの位置情報については位置特定手段において、受信した信号の強弱、強い信号を受信したアンテナ１０１の位置およびその周辺のアンテナ１０１の受信状態などから特定される。これら生体情報、ラジオカプセル位置情報は、時刻情報とともに、メモリ１０３に記憶される。測定観察された動的生体情報信号は全てメモリ１０３に記憶されるので、被験者はベッドに固定されたり測定機器のそばから離れられないなどの不自由を被ることなく行動できる。
【特許文献１】特開２００１−４６３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術の場合、アンテナアレイを構成する多数のアンテナ１０１で生体情報を受信するため、それぞれのアンテナが受信する信号を順番に検波していくと、すべてのアンテナ１０１の検波に膨大な時間がかかってしまい、生体内のラジオカプセルが高速で移動している場合に、短い時間間隔での生体情報の取得が不可能となる。
【０００８】
そこで、本発明のラジオカプセル送受信システムは、短い時間間隔での生体情報の取得を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のラジオカプセル送受信システムは、生体情報を検出するセンサと、このセンサによって検出された前記生体情報を送信する送信器を有するラジオカプセルと、複数のアンテナ、及び前記送信部からの信号を前記アンテナを介して任意の時間間隔で受信する受信器を有する体外ユニットとを備え、前記対外ユニットは、前記複数のアンテナのうち、前回使用したアンテナから所定の範囲内に配置されているアンテナを次に使用するアンテナとして決定する。
【発明の効果】
【００１０】
本出願の発明は、上記構成により、ラジオカプセルからの生体情報を受信するためのアンテナを決定する上で、モニタリング作業の対象となるアンテナが所定の範囲内のアンテナに絞られているため、モニタリング作業時間の短縮を図ることができ、短い時間間隔での生体情報の取得が可能となる。又、モニタリング作業の効率化が図れることから、モニタリング作業に必要であった消費電力の低減が図れ、体外ユニットのバッテリー容量を減らす事ができ、結果、動作時間の長期化、体外ユニットの軽量化、体外ユニットの装着感向上を図ることができる。
【００１１】
更に、後述するが、体外ユニットを第１のユニット及び第２のユニットに分割することで、人体周辺に長く引き回される信号線の本数を減らす事ができるため、体外ユニットの人体装着感の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明のラジオカプセル送受信システムの概要図である。生体内に留置されているラジオカプセル１６に内蔵されているセンサ１５により取得された生体情報は、変復調器１４で無線通信に適した信号形式に変調され、送受信器１３を介してラジオカプセル側アンテナ１２より体外ユニット１７へ無線送信される。このラジオカプセル１６からの生体情報は体外ユニット１７を構成する第１のユニット５のアンテナアレイ部１により受信する。アンテナアレイ部１により受信された生体情報は、アンテナ切り替えモジュール４を介して体外ユニット１７を構成する第２のユニット１１内のＲＦ送受信モジュール６へ送られ、復調可能な周波数へ周波数変換された後、復調器７に送られる。復調器７に送られた生体情報は、復調後、メモリ８において蓄積される。又、必要に応じて、第２のユニット１１内の送信信号発生器９においてラジオカプセル１６を制御するための信号を生成し、ＲＦ送受信モジュール６、アンテナ切り替えモジュール４、アンテナアレイ部１を介して、ラジオカプセル１６へ無線送信される。又、ラジオカプセル１６による生体情報の取得に要する時間が数時間に及ぶことから、被験者が体外ユニット１７を装着した状態で日常生活を営めるように、体外ユニット１７に必要な電力は、第２のユニット１１内に配置されたバッテリー１０より供給される。
【００１３】
アンテナアレイ部１は複数の体外ユニット側アンテナ２と、体外ユニット側アンテナ２に接続された増幅器３により構成されている。増幅器３を体外ユニット側アンテナ２の直下に接続する事で、アンテナ切り替えモジュール４以降の電力ロス要因によるＮＦ特性劣化を軽減する事が可能となる。尚、増幅器３と体外ユニット側アンテナ２の間にフィルタを挿入する事で、増幅器の歪み防止を図っても良い。又、ラジオカプセルと体外ユニット間の無線通信のマージンが十分ある場合には、消費電力低減を優先し、増幅器３を無くして、パッシブアンテナのみでアンテナアレイ部１を構成しても良い。
【００１４】
アンテナ切り替えモジュール４は、受信信号が最良となる体外ユニット側アンテナ２に切り替える。具体的には、前記アンテナアレイ部１を構成する前記体外ユニット側アンテナ２の内の所定アンテナで受信される信号を順次検波するために、順番にアンテナを切り替えた後、前記第１のユニット５又は前記第２のユニット１１に配置された比較器で受信信号が最良であった体外ユニット側アンテナを導出し、当該体外ユニット側アンテナにスイッチを切り替えるものである。図３及び図４において詳述するが、前記第１のユニット５は衣服やコルセットに装着されると共に、前記第２のユニット１１は腰にベルトで装着されるため、その間を結ぶ信号線の本数はできるだけ少ない方が体外ユニットの装着間は向上する。図１に示した本発明の体外ユニットは、この点を考慮した構成となっており、アンテナ切り替えモジュール４により体外ユニット側アンテナ２は１本のみ選択されるため、第１のユニット５と第２のユニット１１を結ぶ信号線の本数は１本のみとすることが可能となっている。第１のユニット５の電力は、第２のユニット１１内に設置されたバッテリー１０から信号線に乗重することで供給される。
【００１５】
図１においては、送信機能をも有した体外ユニットを示したが、送信機能を削除し、体外ユニットの小型・軽量化を図ってもよい。尚、特許請求の範囲における「受信器」とは、図１中のＲＦ送受信モジュール６のＲＦ信号を受信するブロック部分と復調器７を示す。
【００１６】
図２には、図１で示したものとは別の本発明の体外ユニットの概要図を示す。図２において、ラジオカプセル１６から送信された生体情報は、多数の体外ユニット側アンテナにより構成されたアンテナアレイ部１で受信され、それぞれの体外ユニット側アンテナはＲＦ送受信モジュール６が接続されている。受信信号は、それぞれのＲＦ送受信モジュール６で復調可能な周波数に変換された後、復調器７に送られ復調され、復調後、信号線を経てメモリ８に蓄積される。図１の実施の形態との大きな違いは、アンテナアレイ部１を構成する体外ユニット側アンテナ全てに、ＲＦ送受信モジュールが接続されている点である。このような構成を取る事により、アンテナアレイ部１を構成する体外ユニット側アンテナの内、所定の範囲内の体外ユニット側アンテナ２が受信する信号を利用して、最大比合成方式や等利得合成方式を用いたダイバーシティ受信が可能となる。また、ＯＦＤＭ変調方式を用いている場合には、各キャリア毎に受信品質が最良となる所定範囲内の体外ユニット側アンテナ２を選択することが可能となる。このように、図１に示した体外ユニット以上の優れた通信品質の実現が可能となる。また、最大比合成方式や等利得合成方式に用いるアンテナ本数を通信品質の優れた所定の範囲内の体外ユニット側アンテナ２に絞ることができる、ダイバーシティ受信時の合成処理の簡易化を図ることが可能となる。更に、所定の範囲内の体外ユニット側アンテナ２の受信信号の復調後の情報（例えば、ＢＥＲ特性等）を用いて、最良な受信状態にある体外ユニット側アンテナ２を選択することができるため、アンテナの選択精度を向上させることができるというメリットも有る。
【００１７】
ラジオカプセル１６を制御するための信号を体外ユニット１７から送信したい場合には、送信信号発生器９がその時点における所定の範囲内の体外ユニット側アンテナ２を特定するための情報を復調器７から入手した後、送信信号発生器９から当該所定の範囲内の体外ユニット側アンテナ２に接続されているＲＦ送受信モジュール６へ制御信号を送信し、当該ＲＦ送受信モジュール６が接続されている体外ユニット側アンテナ２を介してラジオアンテナへ制御信号が送信される。これにより、ラジオカプセルの電源ＯＮ／ＯＦＦや生体情報取得間隔の変更等、高度なラジオカプセルの制御が可能となる。
【００１８】
尚、図２における実施の形態において、アンテナアレイ部１、ＲＦ送受信モジュール６、復調器７、送信信号発生器９を第１のユニットとし、メモリ８、バッテリー１０を第２のユニットとすることで、図１の体外ユニットの実施の形態同様に、衣服又はコルセットに装着される第１のユニット５と腰のベルトに装着される第２のユニット１１の間を１本の信号線で結ぶ事が可能となり、体外ユニット１７の装着間の向上を図ることが可能となる事は言うまでも無い。
【００１９】
又、図２の実施の形態において、体外ユニット側アンテナ２の直下に増幅器を設けて、ＮＦ特性の向上を図っても良い。
【００２０】
図３及び図４に体外ユニットの人体装着時の一例を示す。図３は、シャツ１８の表側又は内側へ第１のユニット５を設置した場合、図４はコルセット２１の表側又は内側へ第１のユニット５を設置した場合をそれぞれ示す。第１のユニット５の設置される位置は、人体に対して腹側でも背中側でも良いが、ｔａｎδの大きい筋肉の比較的少ない腹側に設置したほうが、ラジオカプセルと体外ユニット間の伝搬損を低減する事ができる。また、シャツ１８又はコルセット２１を着る人の体型に合わせて第１のユニット５の設置位置を調整できるように、付け外しが容易となるようにマジックテープ（登録商標）等で第１のユニット５をシャツ１８又はコルセット２１へ設置できるようにしたほうがよい。
【００２１】
第１のユニット５は同軸ケーブル１９を介して、ベルト２０により腰に設置された第２のユニット１１へ接続される。本発明においては、図３及び図４からも分かるように、同軸ケーブル１９の本数が１本のみであるので、体外ユニット１７の人体装着時の装着間を向上させることが可能となる。
【００２２】
尚、第２のユニット１１をベルト２０により腰に設置することに抵抗を感じる場合には、第２のユニット１１をショルダーバッグ内に設置しても良いし、ズボンのポケットに設置しても問題無い。
【００２３】
図３、図４からも分かるように、アンテナアレイ部を含む第１のユニット５は人体に密着して設置されるため、人体を考慮したアンテナを用いる必要がある。人体は比較的大きなｔａｎδを有した誘電体で模擬され、磁性体では模擬されないことから、誘電体の大きなｔａｎδにより減衰してしまう電界成分の磁界成分に対する比率がより小さい磁流型アンテナを用いるほうがよい。磁流型アンテナとしては、ループアンテナ、μストリップアンテナ、板状逆Ｆアンテナ等が挙げられる。
【００２４】
又、シャツ１８及びコルセット２１を導電性繊維を用いて作製し、第１のユニット５をシャツ１８及びコルセット２１の内側へ設置することで、ラジオカプセルと第１のユニット５の間の伝搬損低減を図ることができると共に、外部からのノイズに対する耐性を向上させることができる。
【００２５】
尚、第１のユニット５を装着する媒体にシャツ１８を選択した場合には、体外ユニット５を長期間装着した時の人体装着感が優れており、第１のユニット５を装着する媒体にコルセット２１を選択した場合には、体外ユニット側アンテナと人体との距離が変動する事が無くなり、体外ユニット側アンテナ特性が安定し、ラジオカプセルと体外ユニット間の通信品質の変動を防止する事が可能となる。又、第１のユニット５を人体近傍に設置する方法としては、図３、図４に示した方法以外に、第１のユニット５をサスペンダにより肩から直接吊るす方法（シャツ、コルセット等の衣服が不要というメリットが有る）や、人体に直接張付ける方法（人体設置のための治具が不要というメリットが有る）が考えられる。
【００２６】
図５に第１のユニット５の具体的な設置方法の一例を示す。第１のユニット取付け治具２３に設けられた複数のポケット２２に、複数の体外ユニット側アンテナ２及びこれに同軸ケーブル１９で接続されるアンテナ切り替えモジュール４をそれぞれ挿入し、第１のユニット取付け治具２３を図３又は図４の第１のユニット５の図示した位置に設置する構成となっている。このように、第１のユニットが取り付けられる第１のユニット取付け治具２３とシャツ又はコルセットを別構成とする事で、シャツ及びコルセットの洗濯時の準備や測定開始時の準備の負荷を軽減する事が可能となる。
【００２７】
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に体外ユニット側アンテナを第１のユニット取付け治具２３への具体的な取付け方法の一例を示す。図６（ａ）は第１のユニット取付け治具２３にポケット２２を設け、そのポケット２２に体外ユニット側アンテナ２を挿入する様子を示したものである。ポケット２２に挿入固定するような方法を採用し、体外ユニット側アンテナ２や同軸ケーブル１９を随時取り外す事ができるので、第１のユニット取付け治具２３を容易に洗濯することが可能となる。
【００２８】
ポケット２２に体外ユニット側アンテナ２が配置されている状態におけるポケット２２の断面図を図６（ｂ）に示す。体外ユニット側アンテナ２は詳細に記載されていないが、磁流型アンテナを樹脂ケースでカバーしたものである。装着感を向上させるため、体外ユニット側アンテナ２に接するポケット２２には緩衝材２４が設けられている。また、体外ユニット側アンテナ２がポケット２２の内部で移動しないように、ポケット２２のふたはマジックテープ（登録商標）２５で閉じられている。体外ユニット側アンテナ２から伸びる同軸ケーブル１９は、第１のユニット取付け治具２３に設けられた貫通穴２６を通して人体に対して外側に引き回される。その様子を図６（ｃ）に示す。図６（ｃ）は人体に対して外側から第１のユニット取付け治具２３を外観した図である。貫通穴２６から引き出された同軸ケーブル１９は、同軸ケーブル留め治具２７で第１のユニット取付け治具２３の表面に固定されながら、アンテナ切り替えモジュール４まで引き回され、接続される。同軸ケーブル１９を第１のユニット取付け治具２３の人体側表面に引き回すと、体外ユニットの装着感が損なわれる可能性があるためである。
【００２９】
図６（ａ）〜図６（ｃ）においては、第１のユニット取付け治具２３の人体側にポケット２２を設け、アンテナ１３を配置したが、人体に対して第１のユニット取付け治具２３の外側表面にポケット２２を設けても問題ない。こうする事により、体外ユニットを装着した時の人体装着感が向上できる。また、体外ユニット側アンテナ２の第１のユニット取付け治具２３への取付け方法は、ポケット２２を設けて挿入する方法以外に、マジックテープ（登録商標）等で直接張付けても良い。
【００３０】
尚、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）においては、第１のユニット取付け治具２３に体外ユニット側アンテナ２を設置する事例を示したが、体外ユニット側アンテナ２をシャツやコルセットに直接設けられたポケットに挿入する事で設置しても良い。このような構成を取る事により、第１のユニット取付け治具２３が不要となり、コスト削減を図ることができる。
【００３１】
図７に、図１に示した体外ユニットのより具体的な構成図の一例を示す。図７において、図１に示した体外ユニットと比べてより詳述した部分は、アンテナ切り替えモジュール４と、第１のユニット５への電力供給及びアンテナ切り替え期間開始信号を供給するために第２のユニット１１内に設けられた電位制御器３２及びその周辺回路である。
【００３２】
図７に示したように、アンテナ切り替えモジュール４は、アンテナ切り替えスイッチ２９、カプラ３０、電源取出し回路３１、比較器２８により構成されている。アンテナ切り替えスイッチ２９は、比較器２８から供給されるアンテナ切り替え位置に関する制御信号を基にアンテナアレイ部１を構成する体外ユニット側アンテナ２を切り替える。カプラ３０は、体外ユニット側アンテナ２が受信する信号の一部を取出し、比較器２８へ送る。電源取出し回路３１は、第２のユニット１１から信号線３３を経由して供給される電源電圧を取出し、比較器２８やアンテナ切り替えスイッチ２９や増幅器３へ電源を供給する。比較器２８は、アンテナ切り替えスイッチ２９へ制御信号を送信してスイッチを順番に切り替える事で、所定範囲内の体外ユニット側アンテナ２の受信する信号をカプラ３０を経由してモニタリングし、受信信号の状態が最良であった体外ユニット側アンテナ２がどれであるか比較特定し、当該アンテナにアンテナ切り替えスイッチ２９が切り替わるように制御信号をアンテナ切り替えスイッチ２９へ送信する。比較器２８が行う一連のモニタリング作業は、電位制御器３２が送信するアンテナ切り替え期間開始信号を受けて後、開始される。このアンテナ切り替え期間開始信号は、第１のユニット５の電源として第２のユニット１１から供給される電源電圧の電圧値を変動させる事で、比較器２８へ知らされる。
【００３３】
図８に、電位制御器３２から供給される電圧の様子を示す。図８に示された例では、本発明のラジオカプセル送受信システムは、アンテナ切り替え期間及び生体情報取得期間の２つの期間を繰り返す事により、生体情報の取得がなされている事が分かる。ここで、アンテナ切り替え期間の開始は、電位制御器３２の電位がＶ１からＶ２へ変化したときで表され、比較器２８ではこの変化を検波する事によりアンテナ切り替え期間の開始のタイミングを知る事ができる。ここでは、アンテナ切り替え期間の開始はＶ１からＶ２への電位の立ち上がりで表したが、Ｖ２からＶ１への立ち下がりで表しても良い事は言うまでも無い。また、ここでは２つの期間の繰り返しで生体情報の取得を行ったが、ラジオカプセルの制御信号を体外ユニットから送信する期間をアンテナ切り替え期間と生体情報取得期間の間に設けても良い。尚、電位Ｖ１は、後ほど説明する電源取出し回路３１を構成するレギュレータの動作電位以上の電位に設定されている事とする。このように、電源電圧にアンテナ切り替え期間開始信号を乗重することにより、第１のユニット５と第２のユニット１１の間を１本の信号線で結ぶ事が可能となり、体外ユニットの人体装着感を向上させることができる。
【００３４】
尚、特許請求の範囲に記載されている「モニタリング作業の実施間隔」とは、アンテナ切り替え期間と生体情報取得期間を足し合わせた時間間隔を言う。
【００３５】
又、特許請求の範囲に記載されている「モニタリング作業の実施間隔の最小値」とは、所定範囲内の体外ユニット側アンテナの受信信号の検波に最低限必要な時間＋当該検波結果より最適な体外ユニット側アンテナを選択するために最低限必要な時間＋生体情報を受信するのに最低限必要な時間で表される。
【００３６】
電位制御器３２が行う電位制御は、復調器７から電位切り替えタイミングを把握するための制御信号をもらうことで実施される。
【００３７】
図９に、図７中の電源取出し回路３１の具体的回路構成を示す。第２のユニットから供給されたアンテナ切り替え期間開始信号が乗重された電源電圧は、コンデンサ３６によりそのままの電位でカプラ側へ伝えられる事が阻止される。このアンテナ切り替え期間開始信号が乗重された電源電圧は、第１のコイル３４を介して比較器へ供給され、アンテナ切り替え開始期間を判断するために利用される。また、第１のコイル３４を介してアンテナ切り替え期間開始信号が乗重された電源電圧はレギュレータ３７へも供給され、比較器やアンテナ切り替えスイッチや増幅器の動作電圧へ電圧降下される。レギュレータにより作り出された電圧は、比較器・アンテナ切り替えスイッチへ直接供給されると共に、増幅器へは、第２のコイル３５を介して供給される。第１のコイル３４及び第２のコイル３５はレギュレータ３７側へＲＦ信号が漏れ出させないことを目的に挿入されている。
【００３８】
図１０に、図７の増幅器３の具体的構成を示す。アンテナ切り替えスイッチを介して供給される電源電圧は、第３のコイル３８を介してローノイズアンプ３９へ供給される。ローノイズアンプ３９への電源電圧の供給は、アンテナ切り替えスイッチがＯＮとなっている経路のローノイズアンプにのみ為されるため、それ以外のローノイズアンプへの電力供給を防止する事ができる事から消費電力の低減を図ることができる。ローノイズアンプ３９と体外ユニット側アンテナの間にはフィルタ４０が挿入されており、ラジオカプセルから体外ユニットへ送信される無線信号の周波数以外の信号を除去する事で、これらの周波数の信号によりローノイズアンプ３９が歪む事を防止する事ができる。尚、ラジオカプセルから体外ユニットへ送信される無線信号の周波数以外の信号が殆ど無視できる場合には、フィルタ４０を削除し、ＮＦ特性の向上を図ることができる。
【００３９】
図７の体外ユニットの場合、比較器２８をアンテナ切り替えモジュール４の中に設置した構成を示した。このような構成を取る事により、アンテナ切り替えスイッチの制御を第１のユニット５の中で行う事ができ、第２のユニット１１から第１のユニット５へ送られる制御信号の種類を減らす事ができる。
【００４０】
図１１に示したのは、体外ユニット１７の他の実施の形態である。図１１に示した体外ユニット１７の場合、比較器２８が第２のユニット１１の中に設置されている点が、図７に示した体外ユニット１７と大きく異なる点である。比較器２８は、各々の体外ユニット側アンテナ２について予め定められた所定範囲内の体外ユニット側アンテナ２の受信信号のモニタリングをした後、受信状態が最良となる体外ユニット側アンテナ２を選択し、アンテナ切り替えスイッチを当該体外ユニット側アンテナに切り替える命令を電位制御器３２に送信させる必要がある。このため、比較器２８は、各々の体外ユニット側アンテナ２について予め定められた所定範囲内の体外ユニット側アンテナ２についての情報やどの体外ユニット側アンテナ２の受信信号が最良か比較するためのプログラム等が記録されるメモリと、当該プログラムを処理するためのＣＰＵとを少なくとも有する形となる。又、図７の体外ユニット１７のように、比較器２８が復調器７が配置されていない第１のユニット５に配置されてしまうと、受信信号を検波するための検波回路を比較器が有する必要も出てくる。このように、比較器２８は比較的大きな回路規模となることが予想されるため、図１１のように第２のユニット１１に配置する事で、第１のユニット５の小型・軽量化を図ることが可能となり、体外ユニット１７の装着感向上を図ることができる。また、図１１のように第２のユニット１１に比較器２８を配置すると、復調器７から復調後の受信信号に関する情報を入手できるため、比較器２８に受信信号を検波するための検波器を設ける必要も無く、また、復調後の精度の高い情報が使用できることから、体外ユニット側アンテナ２の選択精度が向上する。
【００４１】
比較器２８で最良の受信信号が得られる体外ユニット側アンテナ２が判定された後、電位制御器３２において、当該体外ユニット側アンテナへアンテナ切り替えスイッチ２９が切り替わるための制御信号が生成される。生成された制御信号は、第２のユニット１１から第１のユニット５へ供給される電源電圧に乗重されて、アンテナ切り替えモジュール４内に設置された電位判定器４１に送られる。このアンテナ切り替えスイッチ２９を切り替えるための制御信号の状態を図１２に示す。図１２に示した一例のように、アンテナ切り替えスイッチ２９の制御は、予め定められた数ステップの電位レベルに、それぞれスイッチ番号を割り当てる事で行われる。尚、電位Ｖ１は、レギュレータ３７が動作するために最低必要な電位以上の電位となっている。
【００４２】
電位判定器４１は、上記制御信号を読み取り、アンテナ切り替えスイッチ２９へスイッチを最適位置へ切り替えるための信号を送信する事を目的としている。具体的には、オペアンプ等を用いた単純なロジック回路で構成される。このため、電位判定器４１が第１のユニット５の小型・軽量化を阻害する事は無い。
【００４３】
図１３を用いて、特許請求の範囲に記載されている「所定の範囲内に配置されているアンテナ」について詳説する。図１３は、被験者の腹部に設置されたアンテナアレイ部１を構成する多数の体外ユニット側アンテナ２の概略図である（説明しやすいようにアンテナに番号を付けている）。
【００４４】
体内に留置されているラジオカプセルが図１３中のアンテナ(7)の真下に存在している場合、ラジオカプセルからの無線信号の受信電力が最大となる確率が最も高いのはアンテナ(7)である。これは、電磁波の電力は距離に比例して減衰していくため、ラジオカプセルからの距離が最短となるアンテナ(7)で受信した場合が、最も電磁波の距離減衰が小さくなるためである、特に、ラジオカプセル送受信システムには、３００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚ程度の周波数を用いる場合が多く、これらの周波数帯での波長：６０ｃｍ〜１ｍと、実際の通信距離（ラジオカプセル側アンテナ〜体外ユニット側アンテナ）：１０ｃｍ以内を考慮すると、ラジオカプセル側アンテナと体外ユニット側アンテナは近傍界における通信を行っていると考えた方が良い。このような近傍界領域においては、電界・磁界は、距離の３乗又は２乗で減衰するため、アンテナ間距離による受信電力値変化はより感度の高いものとなることが予想される。つまり、ラジオカプセルの位置は、各アンテナが受信する電力値を比較する事でおおよそ把握する事ができる。
【００４５】
また、ラジオカプセルは体内をゆっくりと移動するため、例えば、ある時間において、アンテナ(7)の直下に存在したラジオカプセルが、次のモニタリング時期にアンテナ(13)
の直下へ移動すると言う事は考えにくい。つまり、ある時間におけるラジオカプセルの位置をおおよそ把握しておけば、モニタリング作業時に受信信号を検波する必要があるアンテナの本数をラジオカプセルが存在する位置近傍のアンテナのみに絞る事が可能となる。例えば、前回のモニタリング作業において、アンテナ(7)の受信電力が最大であった場合には、ラジオカプセルがアンテナ(7)の周辺に存在していたと仮定し、次のモニタリング作業時に使用するアンテナを、例えば、アンテナ(7)、アンテナ(3)、アンテナ(6)、アンテナ(8)、アンテナ(11)に絞る事ができる（これを特許請求の範囲においては「所定の範囲内に配置されているアンテナ」と表現している）。これにより、モニタリング作業に必要となる時間を短縮する事が可能となると共に、モニタリング作業に必要であった電力を低減する事が可能となる。また、この場合に、モニタリング作業をアンテナ(7)から始めれば、前回のモニタリング作業後、アンテナ切り替えモジュールにおいてアンテナ(7)が選択されているので、アンテナ切り替え時間を短縮する事が可能となる。更に、前回のモニタリング作業後、アンテナ(7)でラジオカプセルからの生体情報が取得されるが、この生体情報の取得と同時に、次のモニタリング作業において受信予定であった最良の受信状態のアンテナを選択するために必要な情報を取得しておけば、次のモニタリング作業におけるアンテナ(7)の信号受信時間を短縮できる。これにより、モニタリング時間の短縮とモニタリング作業で必要であった電力の低減を図ることが可能となる。
【００４６】
特許請求の範囲に記載された「所定の範囲内に配置されているアンテナ」である前回のモニタリング作業で受信電力が最大となったアンテナ及びそれに近接するアンテナは、予め各アンテナ毎に定められ、比較器のメモリに登録されている。例えば、図１３のアンテナ(1)の所定の範囲内に配置されたアンテナは、アンテナ(1)、アンテナ(2)、アンテナ(5)
であり、アンテナ(2)の所定の範囲内に配置されたアンテナは、アンテナ(1)、アンテナ(2)、アンテナ(3)、アンテナ(6)であるというように、アンテナアレイ部を構成する体外ユニット側アンテナすべてについて、それぞれ予め定められている。
【００４７】
この「所定の範囲内に配置されたアンテナ」は、基本的には前回のモニタリング作業時に受信電力が最大であった体外ユニット側アンテナとそのアンテナに近接するアンテナが選ばれるが、近接するアンテナを選ぶ手順の概要を図１４を用いて説明する。図１４（ａ）はアンテナアレイ部を構成する一部の体外ユニット側アンテナの位置を○で表したものである（説明しやすいように各アンテナには番号を付けてある）。図１４（ｂ）において、アンテナ(4)に近接するアンテナを決定する手順を示す。
【００４８】
最初に、アンテナ(4)を中心に、領域を９０度ずつ均等に分割する２本の直線を引く。この直線を引く角度は任意であり、当該直線上にアンテナが存在しないように引いてあれば問題無い。次に、４つに分割された各領域に存在するアンテナにおいて、アンテナ(4)
から最も近い距離に位置するアンテナを選択する（図１４（ｂ）中では灰色の○で示したアンテナが当該アンテナに該当する）。つまり、図１４（ｂ）のアンテナ(4)に近接するアンテナはアンテナ(1)、アンテナ(3)、アンテナ(5)、アンテナ(7)と定義できた事になる。よって、アンテナ(4)について「所定の範囲内に配置されているアンテナ」は、アンテナ(4)、アンテナ(1)、アンテナ(3)、アンテナ(5)、アンテナ(7)となり、予め比較器のメモリに当該内容が登録される事となる。図１４（ｂ）においては、領域を４つに分割して近接するアンテナを定義したが、精度を高める意味で、領域を更に細かく分割しても良い。図１４（ｃ）においては、領域を６つに分割した場合を示す。領域の分割数は任意であるが、２〜８くらいが適当である。
【００４９】
尚、モニタリング作業で選択されたアンテナの履歴から、次に選択されるアンテナが推測される場合には、図１４（ａ）〜（ｃ）に示した方法に則ることなく「所定の範囲内に配置されているアンテナ」を決定しても良い。例えば、ラジオカプセルが胃内に存在している時から生体情報の受信をはじめた場合には、胃以降の内臓経路はある程度予想されるため、ラジオカプセルが胃の位置に存在した時に使用された体外ユニット側アンテナが特定されれば、又、それ以降に選択された体外ユニット側アンテナの履歴を用いれば、「所定の範囲内に配置されているアンテナ」を特定する事が可能となる。
【００５０】
この場合には、生体情報の取得において選択された体外ユニット側アンテナの履歴を参照しながら、比較器のメモリに予め登録されている「所定の範囲内に配置されているアンテナ」の本数の絞り込みを行う事となる。これにより、モニタリング作業に利用される体外ユニット側アンテナの本数が更に絞られ、モニタリング作業の更なる効率化を図ることができる。
【００５１】
尚、これまでラジオカプセルの位置を体外ユニット側アンテナの受信電力で推定する旨を述べてきたが、体外ユニット側アンテナの受信信号を復調した後の情報を基に推定しても良い。例えば、ＢＥＲ特性等が挙げられる。
【００５２】
また、図２の体外ユニットにおいては、所定の範囲内に配置された体外ユニット側アンテナの複数の受信信号を用いて、最大比合成等のダイバーシティ受信を行うことを説明したが、この場合においても、まずは、受信電力等からラジオカプセルに近接する体外ユニット側アンテナを決定した後、所定の範囲内に配置された体外ユニット側アンテナを特定することとなる。こうすることで、最もＳ／Ｎが大きい確率の高い複数のアンテナを選択することができる。
【００５３】
ちなみに、ラジオカプセルからの生体情報を受信する初回は、ラジオカプセルの位置が特定されていないため、体外ユニット側アンテナすべてをモニタリングする必要がある。但し、人体への体外ユニットの取付け位置から、ラジオカプセルの位置がある程度推定できる場合には、モニタリングに使用するアンテナを絞る事もできると考える。例えば、人がラジオカプセルを飲み込んだ後、数秒後には胃に達する事が分かっているため、ラジオカプセルを飲み込んで数秒後から生体情報の取得を開始する場合には、体外ユニットの取付け位置から胃の上部周辺に配置される体外ユニット側アンテナのみをモニタリング作業に使用すれば良い。
【００５４】
図１５に、体外ユニットのモニタリング作業と生体情報の取得についてのフローチャートの一例を示す。図１５のフローチャートにおいて、「受信信号が最良となるアンテナ」とは、例えば、受信電力が最大となるアンテナやＢＥＲが最良となるアンテナを指している。
【００５５】
図１６に示したフローチャートは、モニタリング作業の実施間隔を可変にできるものである。人体内を移動するラジオカプセルの移動速度は、常に一定ではなく、通過部位によっては、その移動速度が極めて小さいこともある。このような場合には、同様の生体情報が連続して取得されてしまうため、モニタリング作業の実施間隔を長くして、生体情報の取得頻度を下げてやれば、ラジオカプセル側の生体情報の送信回数を低減する事ができ、消費電力を抑えることが可能となる。また、体外ユニットについても、モニタリング作業の回数が減るため、消費電力の低減が図れると共に、変化の少ない生体情報のデータ数を圧縮できる事から、測定後の生体情報データの整理が楽になる。
【００５６】
人体内でのラジオカプセルの移動速度は、前回モニタリング作業時に取得された受信信号と今回のモニタリング作業時に取得された受信信号の変動幅により判断される。変動幅が第１の変動幅より小さい場合には、ラジオカプセルの移動速度が極めて小さいと判断し、モニタリング作業の実施間隔を長くする。例えば、それまでのモニタリング作業の実施間隔５０ｍｓだったとすると、第１の閾値より変動幅が大きいと判定されるたびに１０ｍｓずつモニタリング作業の実施間隔を長くしていくといったものである。逆に、第２の閾値より変動幅が大きい場合には、ラジオカプセルの移動速度が大きいと判定され、モニタリング作業の実施間隔が短く設定しなおされ、短い時間間隔で生体情報が取得される事となる。測定後の生体情報の解析に使用するため、このモニタリング作業の実施間隔を生体情報と同時にメモリに記録しても良い。
【００５７】
前回モニタリング作業時に取得された受信信号と今回のモニタリング作業時に取得された受信信号の変動幅は、例えば、前回のモニタリング作業時の所定の範囲内に配置された複数の体外ユニット側アンテナの受信電力平均値と今回のモニタリング作業時の所定の範囲内に配置された複数の体外ユニット側アンテナの受信電力平均値の差により導出することができる。このような方法で変動幅を導出した場合には、モニタリング作業で使用された体外ユニット側アンテナ毎に受信電力値を記憶しておく必要が無いため、メモリサイズが小さくでき、また、極めて短い演算処理時間で変動幅を算出する事ができる。
【００５８】
もしも、ラジオカプセルの移動速度を更に精度良く把握したい場合には、特許請求の範囲の請求項２０に記載した演算を行うと良い。具体的に変動幅を導出する式を（数１）に示す。
【００５９】
【数１】
2007054478.tif 000003
【００６０】
１からｎ番までの所定の範囲内のアンテナにおいて、ｎ番目のアンテナの前回のモニタリング作業時の受信電力P1n、今回のモニタリング作業時の受信電力P2nと定義し、（数１）を表現している。
【００６１】
但し、（数１）のｆ（P1n，P2n）は、（P1n−P2n）又は（P2n−P1n）を係数として含まないP1n又は／及びP2nを用いた式で表される。もしも、ｆ（P1n，P2n）が（P1n−P2n）であったとすると、（数１）は１又は−１で定数となり、所望の変動幅を得る事ができなくなるためである。
【００６２】
ｆ（P1n，P2n）の一例としては、（P1n＋P2n）／２、P1n＊P2n、P1n等、上記条件さえ満足すれば、P1nとP2nを用いた式であれば、どんなものでもよい。
【００６３】
（数１）を用いて変動幅を導出すれば、モニタリング作業に用いた各アンテナ毎の受信信号の変動幅を基に算出されるため、ラジオカプセルの移動速度に精度良く比例した変動幅を得る事が可能となる。
【００６４】
尚、上記においては、前回と今回のモニタリング作業の結果より変動幅を導出したが、更に、全前回と前回のモニタリング作業の結果より導出された変動幅をも参考にして、ラジオカプセルの移動速度の推定精度を上げても良い。例えば、全前回と前回のモニタリング作業の結果から導出された変動幅より前回と今回のモニタリング作業の結果から導出された変動幅の方が小さい場合、ラジオカプセルの移動速度が徐々に遅くなってきていると判断でき、次のモニタリング間隔を広げる対応を取る事もできる。
【００６５】
図１７のフローチャートは、図１６の変動幅の計算を簡易にするための工夫を付加したものである。具体的には、前回のモニタリング作業の結果選択されたアンテナと今回のモニタリング作業の結果選択されたアンテナが同一の場合には、ラジオカプセルの移動速度が遅いことが想定される。よって、このような場合には、変動幅の算出に使用する受信信号を、前回と今回のモニタリング作業の結果選択されたアンテナのみに限定し、変動幅の計算時間を短縮することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明にかかるラジオカプセル送受信ユニットは、ラジオカプセルからの生体情報を受信するためのアンテナを決定する上で、モニタリング作業の対象となるアンテナが所定の範囲内のアンテナに絞られているため、モニタリング作業時間の短縮を図ることができ、短い時間間隔での生体情報の取得が可能となる。又、モニタリング作業の効率化が図れることから、モニタリング作業に必要であった消費電力の低減が図れ、体外ユニットのバッテリー容量を減らす事ができ、結果、動作時間の長期化、体外ユニットの軽量化、体外ユニットの装着感向上を図ることができる。
【００６７】
更に、体外ユニットを第１のユニット及び第２のユニットに分割することで、人体周辺に長く引き回される信号線の本数を減らす事ができるため、体外ユニットの人体装着感の向上を図ることができる。このようなことから当該発明は、小型のラジオカプセルを人が飲む事で人体内部の生体情報を容易に取得できるカプセル内視鏡等の医療機器に用いるのに最適である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】体外ユニットの第１の構成図
【図２】体外ユニットの第２の構成図
【図３】シャツに体外ユニットを装着した図
【図４】コルセットに体外ユニットを装着した図
【図５】第１のユニットに体外ユニット側アンテナとアンテナ切り替えモジュールを配置した上面図
【図６】（ａ）体外ユニット側アンテナ設置方法を示す上面斜視図、（ｂ）体外ユニット側アンテナ設置方法を示す断面図、（ｃ）体外ユニット側アンテナ設置方法を示す背面斜視図
【図７】体外ユニットの第１のブロック図
【図８】電位制御器から送信される制御信号の電位を表す図
【図９】電源取出し回路の詳細図
【図１０】増幅器の詳細ブロック図
【図１１】体外ユニットの第２のブロック図
【図１２】電位制御器から送信される制御信号の電位を表す図
【図１３】アンテナアレイ部を構成する多数の体外ユニット側アンテナの概念図
【図１４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）所定の範囲内に配置されたアンテナを特定するための方法を説明するための図
【図１５】体外ユニットの第１のフローチャート
【図１６】体外ユニットの第２のフローチャート
【図１７】体外ユニットの第３のフローチャート
【図１８】従来のラジオカプセル送受信システムを示す図
【図１９】従来のラジオカプセル送受信システムを示す図
【符号の説明】
【００６９】
１  アンテナアレイ部
２  体外ユニット側アンテナ
３  増幅器
４  アンテナ切り替えモジュール
５  第１のユニット
６  ＲＦ送受信モジュール
７  復調器
８  メモリ
９  送信信号発生器
１０  バッテリー
１１  第２のユニット
１２  ラジオカプセル側アンテナ
１３  送受信器
１４  変復調器
１５  センサ
１６  ラジオカプセル
１７  体外ユニット
１９  同軸ケーブル
２８  比較器
２９  アンテナ切り替えスイッチ
３０  カプラ
３１  電源取出し回路
３２  電位制御器
３３  信号線
３７  レギュレータ
３９  ローノイズアンプ
４０  フィルタ
４１  電位判定器
１００  体外ユニット
１０１  アンテナ
１０２  受信モジュール
１０３  メモリ
１０４  電源
【図１】
2007054478.tif 000005
【図２】
2007054478.tif 000006
【図３】
2007054478.tif 000007
【図４】
2007054478.tif 000008
【図５】
2007054478.tif 000009
【図６】
2007054478.tif 000010
【図７】
2007054478.tif 000011
【図８】
2007054478.tif 000012
【図９】
2007054478.tif 000013
【図１０】
2007054478.tif 000014
【図１１】
2007054478.tif 000015
【図１２】
2007054478.tif 000016
【図１３】
2007054478.tif 000017
【図１４】
2007054478.tif 000018
【図１５】
2007054478.tif 000019
【図１６】
2007054478.tif 000020
【図１７】
2007054478.tif 000021
【図１８】
2007054478.tif 000022
【図１９】
2007054478.tif 000023