(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内に留置されて生体情報を生体外へ送信する機器に対して、生体外から電力送信する電力送信システムであって、
生体の正面と背面に対応する正面と背面を有し、生体が着用可能なベスト型体外ユニットと、
このベスト型体外ユニットの背面内側に該背面中央部全体を覆うようにして設けられ、生体の背面全体から生体内に向けて電波を送信する単一の電力送信アンテナと、
このベスト型ユニットの正面に設けられ、生体内の機器から発信された生体情報を受信する複数の受信アンテナからなる受信アンテナアレイとを備え、
前記単一の電力送信アンテナの大きさが前記受信アンテナアレイの各受信アンテナの大きさより大きいことを特徴とする電力送信システム。
【請求項２】
請求項１記載の電力送信システムにおいて、前記機器は、生体情報を検出するセンサと、該生体情報を送信する送信器と、前記電力送信アンテナが発した電波を受信して前記センサ及び前記送信器に電力を供給する電力受信手段とを有し、生体内に導入されて生体内を移動するラジオカプセルである電力送信システム。
【請求項３】
請求項２記載の電力送信システムにおいて、前記受信アンテナアレイの各受信アンテナは、前記ラジオカプセルが体内を進行する経路に沿って設けられている電力送信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、生体内に留置される機器、例えばラジオカプセルに体外から電力送信を行なう電力送信システムに関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
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、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が知られている。しかし、従来のラジオカプセルは、生体情報を検出するセンサ、検出した生体情報を送信する小型送信器、電池等を搭載して電池から供給される電力のみでセンサ等を動作させているため、体外に送信できる情報量に限度があった。また、起電力の大きい電池を使用して送信できる情報量を増やすことも考えられるが、電池の大型化によりラジオカプセルの大型化を招くため、被験者に与える苦痛を考慮すると限界がある。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、生体内に留置された機器、例えばラジオカプセルを長時間動作させることができる電力送信システムを提供することを目的とする。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、生体内に留置されて生体情報を生体外へ送信する機器に対して、生体外から電力送信する電力送信システムであって、生体の正面と背面に対応する正面と背面を有し、生体が着用可能なベスト型体外ユニットと、このベスト型体外ユニットの背面内側に該背面中央部全体を覆うようにして設けられ、生体の背面全体から生体内に向けて電波を送信する単一の電力送信アンテナと、このベスト型ユニットの正面に設けられ、生体内の機器から発信された生体情報を受信する複数の受信アンテナからなる受信アンテナアレイとを備え、単一の電力送信アンテナの大きさが受信アンテナアレイの各受信アンテナの大きさより大きいことに特徴を有する。この構成によれば、体内に留置された機器に体外から非接触により電力を継続して送信することができ、体内の機器を確実に動作させることができる。
【０００７】
この電力送信システムは、生体情報を検出するセンサと、該センサによって検出された生体情報を送信する送信器と、前記電力送信手段が送信した電力を受信して前記センサ及び送信器に電力供給する電力受信手段とを備え、生体内に導入されて生体内を移動するラジオカプセルの電力送信システムとして使用することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明を説明する。図１に示すラジオカプセル２８は、測定観察時に被験者の体内に導入されて体腔内の生体情報を検出し、検出した生体情報を体外に無線送信するものである。ラジオカプセル２８は、体腔内のｐｈ値や温度等の生体情報を検出するセンサ２８ａ、センサ２８ａが検出した生体情報を送信する送信器２８ｂ、電力受信アンテナ２８ｄ、送信アンテナ２８ｅを備えている。体外から無線送信された電力（電波）は、電力受信アンテナ２８ｄを介して受信され、不図示である電源安定化回路を介して一定の直流電圧とされ、センサ２８ａと送信器２８ｂに供給される。センサ２８ａが検出した生体情報は、送信器２８ｂから送信アンテナ２８ｅを介して体外に送信される。
【０００９】
図２には、体外ユニット１０の概略外観図を示してある。体外ユニット１０は、被験者が装着するベスト型からなっている。被験者に対して正面（図２（Ａ））には、複数の受信アンテナ１１を配置した受信アンテナアレイ１２、受信モジュール１３、体外ユニット１０から着脱可能なメモリ１４および電源１５が設けられている。電源１５は体外ユニット１０から取り外して充電することができる充電池であって、受信モジュール１３に接続されてこれに電力供給する。ラジオカプセル２８から送信された信号は、受信アンテナアレイ１２で受信され、受信モジュール１３で加工され、メモリ１４で記憶される。なお、メモリ１４には、フラッシュメモリカード等を使用することができる。
また、被験者に対して背面の内側（図２（Ｂ））には、背面中央部全体を覆うようにして１個の電力送信アンテナ２９が設けられている。体外ユニット１０に電源１５が装着された状態で電力送信アンテナ２９から電力供給用の電波が送信される。電力送信アンテナ２９から送信された電波は、被験者の背面から体内に向かって入射し、体内に留置されているラジオカプセル２８の電力受信アンテナ２８ｄで受信される。
【００１０】
図３には、モニタ２５及び記録装置２６を備えたファイリングシステム２２の主要構成を示してある。このファイリングシステム２２は、メモリ読取装置２３、パソコン２４、キーボード（入力器）２７を有していて、メモリ読取装置２３は体外ユニット１０から取り外したメモリ１４をメモリ差込口２３ａに差し込んでメモリ１４に書き込まれた情報を読み取ることができるものである。
【００１１】
図１から図３の構成に基づいて、ラジオカプセル２８による測定観察の概略について説明する。ラジオカプセル２８による測定観察時には、被験者は予めラジオカプセル２８を嚥下し体腔内に導入して体外ユニット１０を着用する。体外ユニット１０には予め電源１５が装着されているので、電力送信アンテナ２９から被験者の体内に向けて電波が送信される。嚥下されたラジオカプセル２８は、電力送信アンテナ２９から送信された電波を電力受信アンテナ２８ｄを介して受信し、これにより電力供給を受け、体腔内の生体情報を検出して体外に無線送信する。送信された信号は体外ユニット１０上に設けられた受信アンテナアレイ１２にて受信され、受信された信号は圧縮され全てメモリ１４に記憶される。測定観察が終了したら体外モジュール１０からメモリ１４を取り外し、メモリ読取装置２３で読み取る。読み取られた情報信号はパソコン２４で解凍されて、モニタ２５に表示され、記録装置２６に記録される。このとき、パソコン２４に接続したキーボード２７を利用してさらに情報を付加したり、情報を加工したりして記録あるいは表示することもできる。また、パソコン２４によって、記録した情報の中から必要な情報を抜粋したりして、利用することもできる。
【００１２】
図４には、体外ユニット１０の制御系の主要構成をブロックで示してある。この制御系は、電力送信アンテナ２９から電波を送信してラジオカプセル２８への電力供給を行なう機能とラジオカプセル２８の送信信号を受信し加工して記憶する機能を有している。以下に測定観察時における体外ユニット１０の制御動作について、図４を参照して詳細に説明する。体外ユニット１０に電源１５が装着されると、電力送信アンプ３１で増幅された電波が電力送信アンテナ２９を介して体内のラジオカプセル２８へ送信される。送信された電波は、電力受信アンテナ２８ｄで受信され、不図示の電源安定化回路で一定の直流電圧に変換されて、センサ２８ａ及び送信器２８ｂに供給される。電力送信アンテナ２９からの電力送信は、体外ユニット１０に電源１５が装着されている間は続くので、体内のラジオカプセル２８は継続して電力供給を受けることができる。
【００１３】
体内のラジオカプセル２８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１０に設けられた受信アンテナアレイ１２にて受信され、受信モジュール１３に設けられたレシーバ１６を介して受信モジュール１３内の復調回路１７と位置特定手段１９に出力される。復調回路１７は入力した信号を生体情報に復調して受信モジュール１３内の情報圧縮回路１８に出力する。位置特定手段１９は入力した信号の強弱を検出し、強い信号を受信した受信アンテナ１１の位置およびその周辺に位置する受信アンテナ１１の受信状態をメモリ１４に書き込み、現在の受信状態及び現在までの受信履歴等からその送信位置（ラジオカプセル２８の位置）を特定し、位置情報を出力する。この位置情報は受信モジュール１３内のマイコン２０に送られ、ＲＴＣ（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｃｌｏｃｋ）２１の時刻情報とともに情報圧縮回路１８に送られる。情報圧縮回路１８に送られ、互いに関連付けされた生体情報、位置情報、時刻情報を含む生体情報信号は圧縮され、メモリ１４に記憶される。測定観察された生体情報信号は全てメモリ１４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。
【００１４】
以上に説明により明らかなように、本実施形態では、体外ユニット１０に設けられた電力送信アンテナ２９から電波を送信して体内のラジオカプセル２８への電力供給を行なうので、被験者を拘束することなくラジオカプセル２８へ継続して電力を供給することができる。このため、検出した情報をラジオカプセル２８から体外に送信できないような事態が発生せず、確実に測定観察を行なうことができる。また、本実施形態では被験者の背面全体から体内に向けて電波を送信するので、体内のラジオカプセル２８に確実に電力供給を行なうことができる。
尚、本実施形態では、体外ユニット１０に電源１５が装着されている状態では継続してラジオカプセル２８への電力供給を実行する構成としているが、これに限定されず、種々の変形が可能である。例えば、体外ユニット１０に電源スイッチ部材を設け、この電源スイッチ部材が操作されたときにはマイコン２０が電力送信アンプ３１を介して電力送信アンテナ２９からの電力送信を制御する構成としてもよい。
【００１８】
本実施形態において、被験者の体格や目的臓器の位置に合わせて、体外ユニット１０に対する受信アンテナアレイ１２の位置を調整可能に形成すれば、より確実に送信信号を受信でき、信号の送信位置の特定も容易で精度も向上する。
なお、本実施形態では、ラジオカプセル２８の測定観察時には継続してラジオカプセル２８への電力供給を実行する構成としているが、必要に応じて電力供給を実行する構成、または間欠的に供給する構成としてもよい。
【００１９】
以上に説明した本実施形態において、メモリ１４や電源１５を全てベスト型の体外ユニット１０上に設けたが、ベスト上には受信アンテナアレイ１２と電力送信アンテナ２９のみ設け、他の構成物を受信アンテナアレイ１２または電力送信アンテナ２９と有線接続して携帯可能な別ユニット、例えばベルトポーチ型やショルダーバッグ型として被験者に携帯させればベストの重量が軽くなり、被験者の行動をさらに楽にすることができる。
【００２０】
以上の説明では、体腔内のｐＨ値や温度の測定を行うセンサを備えたラジオカプセル用電力供給システムについて説明したが、これに限定されず生体内に留置された機器に対して有効で、イメージセンサ（撮像系）を有するラジオカプセルを利用したカプセル内視鏡用電力供給システムとしてもよいことはもちろんである。この場合、体腔内を照明するためにラジオカプセルに照明手段を設け、照明した生体部位を撮像するように構成する。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、体内に留置された機器、例えばラジオカプセルに体外に設けた電力送信手段から電波を送信することによって非接触で電力供給を行なうので、体内の機器へ電力を継続して供給することができ、前記機器を長時間動作させることができる。また、電力送信手段を生体となる被験者に装着可能な態様で設ければ、被験者を拘束することなく電力送信を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用したラジオカプセルの主要構成を示す図である。
【図２】  体外ユニットの概略外観図である。
【図３】  ファイリングシステムの主要構成をブロックで示す図である。
【図４】  体外ユニットの制御系をブロックで示す図である。
【符号の説明】
１０ 体外ユニット
１１ 受信アンテナ
１２ 受信アンテナアレイ
１３ 受信モジュール
１４ メモリ
１５ 電源
１９ 位置特定手段
２０ マイコン
２２ ファイリングシステム
２８ ラジオカプセル
２８ａ センサ
２８ｂ 送信器
２８ｄ 電力受信アンテナ
２８ｅ 送信アンテナ
２９ 電力送信アンテナ
３１ 電力送信アンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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