CN101902949A - 人体通信系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种人体通信系统，包括：无线胶囊，注入到身体内以获取身体内部的图像信息，并通过使用电极将关于所获取信息的信号从身体内部传送到身体外部；和便携式数据记录器，用于通过身体的介质执行从身体外部与无线胶囊的RF通信，通过与人体接触的电极来接收从无线胶囊传送的信号，将所接收的信号处理为RF数据，并存储该RF数据。

Description

人体通信系统和方法

技术领域

本发明涉及人体通信系统和方法，并更具体地，涉及这样的人体通信系统和方法，其通过将身体用作传送介质而将使用插入在身体内的无线胶囊在身体内部获取的信息传送到身体外部的记录装置。

该工作得到MIC/IITA的IT R&D项目[2006-S-072-02，Controller SoC forHuman Body Communications]的支持。

背景技术

最近，能够降低主体的痛苦并自动执行主体的内窥镜检查和治疗的设备已引起了注意。为了对该注意作出反应，已开发了其中将自动可视系统和RF数据传送系统合并在小药片中的系统。该系统已经经受医学评估并已由美国(US)批准。已发布和使用该系统所应用到的昂贵产品。

根据现有技术的技术之一是美国专利第5604531号，其公开了可吞咽胶囊型无线内窥镜系统。该胶囊型无线内窥镜系统包括图像捕获设备(成像设备)、发射机、照明设备、和具有电池的电源。图像捕获设备包括胶囊内部的微型相机。该微型相机通过使用发射机来保持向固定在主体的腰部的图像记录装置传送胃和肠的清楚图像。然后，记录装置将记录并然后存储的数据传送到医院。医院中的医生通过使用计算机来读取该图像数据并分析所读取的图像数据。按照这种方式，医生可检查胃和肠的状态。通过使用该胶囊型内窥镜，主体不需要停留在医院中，减轻了主体的痛苦，并通过仅吃一次胶囊就可检查整个消化系统。

一般来说，周期性地执行信息获取。胶囊中的通信装置和外部设备之间的双向通信允许更精确的数据获取。所以，正添加与此相关的功能。此外，现有技术促进由使用电推进设备或电刺激法的收缩引起的向前移动和向后移动、以及由消化系统中有节奏的所谓蠕动引起的移动，所述电推进设备或电刺激法允许胶囊型内窥镜停留在预定位置用于精确检查、或沿着相反方向移动。

然而，在根据现有技术的技术中，可通过胶囊内部的通信装置和外部设备之间的通信来传送在身体内部获取的信息。然而，在身体内部获取的信息包括高分辨率图像。消耗高电力来向外部设备传送高分辨率图像。由于根据现有技术的技术使用胶囊内部的有限电力，所以可能难以没有任何问题地传送高分辨率图像。

此外，如图1中所示，使用现有人体通信的胶囊型内窥镜10使用具有电势差的至少两个电极11。所以，为了向身体外部的设备20传送身体内部获取的信息，所述至少两个电极11需要与人体稳定接触。为此，图2示出了作为电极排列示例的现有胶囊型内窥镜的各种电极排列的示例，该胶囊型内窥镜需要具有电势差的两个电极以便稳定保持接触。

然而，由于胶囊型内窥镜不具有独立电源，所以难以稳定维持至少两个电极。此外，当现有胶囊型内窥镜使用现有RF通信装置用于与外部设备通信时，载波频率需要为高，并由此A/D变换器的外围电路需要高功耗。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供了一种人体通信系统和方法，其通过使用人体通信而降低功耗并获得高速通信，以在长时间段中获取高质量信息，这代替了用于执行身体内部的无线胶囊和位于身体外部的记录设备之间的通信的现有RF方法。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种人体通信系统，包括：无线胶囊，注入到身体内以获取身体内部的图像信息，并通过使用电极将关于所获取的信息的信号从身体内部传送到身体外部；和便携式数据记录器，用于通过身体的介质执行从身体外部与无线胶囊的人体通信，通过与人体接触的电极来接收从无线胶囊传送的信号，将所接收的信号处理为数据，并存储该数据。

该无线胶囊可包括：信息获取单元，用于获取该图像信息；人体通信单元，用于对关于所获取的信息的信号进行调制；电极，形成在该无线胶囊的表面处，并向身体施加已调制信号以向外部传送该已调制信号；和电池，用于供电。

该便携式数据记录器可包括：电极，与身体表面接触并接收通过身体传送的信号；人体通信单元，用于对通过电极接收的信号进行解调；和数据处理单元，用于在存储单元中记录关于已解调信号的数据。

根据本发明的另一方面，提供了一种在人体通信系统中的无线胶囊和便携式记录设备之间的人体通信方法，该人体通信系统具有注入身体中的该无线胶囊和形成在身体外部的该便携式记录设备，该方法包括：该无线胶囊获取在身体内部检测的图像信息；该无线胶囊对关于所获取的信息的信号进行调制；该无线胶囊通过与身体接触的电极来向身体施加已调制信号；该便携式记录设备通过身体的介质来接收施加到身体的信号；和该便携式记录设备对接收的信号进行解调并在存储单元中记录已解调信号。

有利效果

所以，根据本发明的示范实施例，人体通信系统和方法可通过使用选择性扩频方法而不是使用频率调制方法去除用于调制和解调所需的电路来降低功耗，通过直接向人体传送宽带数字信号(基带信号)来获得高传送率，并通过双路通信来稳定地确保期望数据。

此外，由于在注入身体中的无线胶囊中形成具有同相的电极，所以与形成多个电极的时候相比，可更稳定地维持接触，并且可通过具有同相的电极的各种排列来稳定地维持接触。

附图说明

图1是图示了根据现有技术的胶囊型内窥镜与外部设备之间的通信的图；

图2是图示了根据现有技术的胶囊型内窥镜的电极排列的图；

图3是图示了根据本发明示范实施例的使用人体通信的人体通信系统的配置的图；

图4是图示了根据本发明示范实施例的无线胶囊的电极排列的图；和

图5是图示了根据本发明示范实施例的无线胶囊的不同电极排列的图。

具体实施方式

其后，现在将参考附图来详细描述本发明的示范实施例。然而，在与本发明实施例关联的工作原理的描述中，省略了对于已知技术或配置的详细描述，因为其可能不必要地使得本发明的精神模糊。

根据本发明示范实施例的人体通信系统可应用于医学器材，例如注入人体中的胶囊型内窥镜。现在将参考附图来详细描述根据本发明示范实施例的人体通信系统的配置。

图3是图示了根据本发明示范实施例的人体通信系统的配置的图。

参考图3，该人体通信系统可包括无线胶囊100和便携式数据记录器200。无线胶囊100被注入人体中。便携式数据记录器200位于人体外部并记录数据。无线胶囊100和便携式数据记录器200执行双路通信，以通过人体的介质来接收和传送数据。为了使得功耗最小化，该无线胶囊仅具有人体通信的发射机单元，而该便携式数据记录器200仅具有人体通信的接收机单元。

无线胶囊100可包括信息获取单元110、人体通信单元120、电极130、电池140、和切换模块150。

信息获取单元110包括照明单元111、图像传感器112、和微处理器113。照明单元111具有光源。图像传感器112通过使用光源来获取图像信息。微处理器113处理所获取的图像信息。

人体通信单元120调制关于从微处理器113传送的所获取信息的信号，并通过电极130将已调制信号施加到人体。人体通信单元120可在来自各种外围电子装置的电磁干扰下稳定地执行通信。此外，为了利用有限电池140获得更高数据传送率，人体通信单元120通过使用选择性扩频方法而不是使用连续频率调制方法来调制信号。所以，人体通信单元120可通过人体与便携式数据记录器通信，而无需执行宽带数字信号(基带信号)的RF调制。

电极130形成在无线胶囊100的表面处。电极130与人体接触，并向人体施加信号。在本发明的实施例中，对于其中存在一个电极130的情况进行描述。然而，为了在身体内部稳定维持接触，可存在具有同相的多个电极。图4示出了在无线胶囊100上形成的一个或多个电极的示例。图4A和4B示出了一个电极的排列的示例。图4C和4D示出了具有同相的多个电极的排列的示例。此外，电极的形状可以如图5中示出的那样改变。

便携式数据记录器200包括电极210、人体通信单元220、数据处理单元230、存储单元240、和电源单元250。电极210形成在人体的表面处并接收施加到人体的信号。人体通信单元220对通过电极210接收的信号进行解调。数据处理单元230记录关于已解调信号的数据。存储单元240形成在内部或外部。

具有上述配置的人体通信系统可稳定地确保通过身体内部的无线胶囊与身体外部的外部便携式数据记录器之间的通信按照高传送率在身体内部获取的信息。现在将详细描述上述人体通信系统中的人体通信方法。

无线胶囊100被注入到人体中。当切换模块150工作并处于接通状态时，通过电池140供电以操作该无线胶囊100。

当供电时，照明单元111的光源生成光源。图像传感器112通过使用光源获取身体内的必要图像信息并向微处理器113传送所获取的图像信息。然后，微处理器113处理所传送的图像信息并向人体通信单元120传送所处理的图像信息。

人体通信单元120通过使用选择性扩频方法来对传送的图像信息进行调制并然后将已调制信号传送到电极130，使得将信号施加到与人体接触的电极130。通过电极130输出的已调制信号通过人体的介质从胃和肠传送到位于人体外部的便携式数据记录器200。

然后，便携式数据记录器200通过与人体接触的电极210来接收信号。这时，接收信号弱并被传送到人体通信单元220。然后，人体通信单元220对接收的弱信号进行解调，并将已解调信号传送到数据处理单元230。

数据处理单元230将已解调信号记录到位于内部或外部的存储单元240。

尽管已结合示范实施例而示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，可进行修改和变型，而不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种人体通信系统，包括：

无线胶囊，注入到身体内以获取身体内部的图像信息，并通过使用电极将关于所获取的信息的信号从身体内部传送到身体外部；和

便携式数据记录器，用于通过作为介质的身体执行从身体外部与无线胶囊的通信，通过与人体接触的电极来接收从无线胶囊传送的信号，将所接收的信号处理为数据，并存储该数据。

2.根据权利要求1的人体通信系统，其中该无线胶囊包括：

信息获取单元，用于获取该图像信息；

人体通信单元，用于对关于所获取的信息的信号进行调制；

电极，形成在无线胶囊的表面处，并向身体施加已调制信号以向外部传送该已调制信号；和

电池，用于供电。

3.根据权利要求2的人体通信系统，其中该信息获取单元包括具有光源的照明单元、获取图像信息的图像传感器、和处理所获取信息的微处理器。

4.根据权利要求2的人体通信系统，其中该人体通信单元通过使用选择性扩频方法对关于所获取信息的信号进行调制。

5.根据权利要求2的人体通信系统，其中当该电极包括至少两个电极时，所述至少两个电极具有同相。

6.根据权利要求1的人体通信系统，其中该便携式数据记录器包括：

电极，与身体表面接触并接收通过身体传送的信号；

人体通信单元，用于对通过电极接收的信号进行解调；和

数据处理单元，用于在存储单元中记录关于已调制信号的数据。

7.一种在人体通信系统中的无线胶囊和便携式记录设备之间的人体通信方法，该人体通信系统具有注入身体中的该无线胶囊和形成在身体外部的该便携式记录设备，该方法包括：

该无线胶囊获取在身体内部检测的图像信息；

该无线胶囊对关于所获取信息的信号进行调制；和

该无线胶囊通过与身体接触的电极来向身体施加已调制信号；

该便携式记录设备通过身体的介质来接收施加到身体的信号；

对接收的信号进行解调；和

该便携式记录设备在存储单元中记录已解调信号。

8.根据权利要求7的人体通信系统，其中所述无线胶囊对关于所获取信息的信号进行调制的步骤包括：通过使用选择性扩频方法来对关于所获取信息的信号进行调制。

Images