JP2000037356A - 生体信号テレメトリ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の送信機からの信号を１つの受信機で正
確に受信できる生体信号テレメトリ装置を提供する。 【解決手段】 複数の送信機が送信するデータをすべて
略同一周波数にし、このデータ中にいずれの送信機から
送信されたものかが確認できるＩＤ信号を含ませる。そ
して、このデータを所定期間（１周期）中に複数回送信
する。さらに、複数の送信機それぞれにおける１回目の
データ送信と２回目のデータ送信との間の送信間隔が順
番に広くなるように設定し、送信間隔の広さが隣り合う
もの同士を比べたときに、送信間隔の広い方の送信機の
送信間隔が、狭い方の送信機の送信間隔に２回のデータ
送信にかかる時間を加算した長さよりも広くなるように
設定する。これにより、複数のデータのうちのいずれか
が干渉したとしても、他のデータの干渉を防止すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、病院や老人ホーム
等において被介護者の生体信号を検出に使用される生体
信号テレメトリ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、１つの受信機にて複数の送信
機と通信を行う技術がある。この従来技術では、双方向
通信、つまり複数の送信機のそれぞれが出力した信号を
受信機が受信すると、受信機はその信号を受信したとい
う信号を送信機側に送信し、送信機はその信号に基づい
て送信が成されたことを確認するという通信方式を採用
している。

【０００３】このような通信方式を採用することによ
り、複数の送信機からの信号が受信機で正確に受信され
るようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】病院や老人ホーム等で
被介護者の生体信号検出に使用するセンサとしては、被
介護者が常備できるものであるのが好ましく、指輪型セ
ンサ等のように小型なものが適している。しかしなが
ら、上記双方向通信方式は送信機を構成するセンサ側も
受信機から送られてきた信号を確認するための機構が必
要とされ、センサの小型化に適していない。

【０００５】このため、送信機が一方的に信号を送信し
たのみで受信機がその信号を受信する一方向通信方式を
採用することが考えられる。しかしながら、一方向通信
方式を採用した場合には、複数の送信機それぞれのデー
タが同期した場合に、データが干渉してしまい受信機で
の受信が正確に行われないという問題が発生する。

【０００６】このような問題は、送信機が出力するデー
タの周波数を変えることによって解消可能であるが、こ
のような方法であると、それに対応した数の受信機が必
要となり好ましくない。本発明は上記問題に鑑みて成さ
れ、複数の送信機からの信号を１つの受信機で正確に受
信できる生体信号テレメトリ装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、以下の技術的手段を採用する。請求項１に記載の発
明においては、複数の送信機が送信するデータは、すべ
て略同一周波数になっていると共にいずれの送信機から
送信されたものかが確認できるＩＤ信号を含み、かつ任
意に設定される１周期中に複数回送信されており、複数
の送信機それぞれにおける１回目のデータ送信と２回目
のデータ送信との間の第１送信間隔は、順番に広く設定
され、第１送信間隔の広さが隣り合うもの同士を比べた
ときに、第１送信間隔の広い方の送信機の該第１送信間
隔が、狭い方の送信機の該第１送信間隔に２回のデータ
送信にかかる時間を加算した長さよりも広く設定されて
いることを特徴としている。

【０００８】このように、複数の送信機のデータをすべ
て同一周波数にする場合には、データにＩＤ信号を含ま
せれば、どの送信機から送信されたデータかを確認でき
る。また、データが任意に設定される１周期中に複数回
送信されるようにし、さらに各送信機それぞれの第１送
信間隔が順番に広く設定されるようにすると共に、第１
送信間隔の広さが隣り合うもの同士を比べたときに、第
１送信間隔の広い方の送信機の該第１送信間隔が、狭い
方の送信機の該第１送信間隔に２回のデータ送信にかか
る時間を加算した長さよりも広く設定されるようにすれ
ば、仮に複数のデータのうちの１つが干渉したとして
も、他のデータの干渉を防止できるため、複数回送信さ
れるデータのうちのいずれかが受信機で確実に受信され
る。

【０００９】これにより、一方向通信を行う場合におい
ても、複数の送信機からのデータを１つの受信機で正確
に受信させられるようにできる。さらに、請求項２に示
すように、複数の送信機の２回目のデータ送信と３回目
のデータ送信との間の第２送信間隔も第１送信間隔が広
くされた送信機の順番と同一の順番で広くなるように設
定し、最も狭い第２送信間隔を、最も広い第１送信間隔
に２回のデータ送信にかかる時間を加算した長さよりも
広く設定すれば、３回目のデータ送信においても干渉を
防止することができるため、より確実にデータの干渉を
防止することができる。

【００１０】請求項３に記載の発明においては、複数の
センサが送信するデータは、すべて略同一周波数になっ
ていると共にいずれのセンサから送信されたものかが確
認できるＩＤ信号を含み、かつ任意に設定される１周期
中に複数回送信されており、複数のセンサそれぞれにお
ける各データ送信の間の送信間隔は、それぞれ異なる乱
数で表されるようになっていることを特徴としている。

【００１１】このように、各データ送信の間の送信間隔
がそれぞれ異なる乱数で表されるようにすれば、各デー
タが同期しないため、データの干渉を防止することがで
きる。これにより、請求項１と同様の効果が得られる。
なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載
の具体的手段との対応関係を示すものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。 （第１実施形態）図１に、本発明の一実施形態を適用し
た生体信号テレメトリ装置のブロック図を示す。

【００１３】生体信号テレメトリ装置は、送信機を構成
する指輪型センサ１と、受信機２によって構成されてい
る。指輪型センサ１は、指輪内周に設けられた光素子等
で構成され生体信号（例えば脈派等）の検出を行う検出
部３と、検出部３にて検出された生体信号を増幅するア
ンプ４、ノイズ除去用のフィルタ５、生体信号をデジタ
ル化すると共にデジタル化された生体信号に所要の信号
を付加してデータに変換するＡ／Ｄ変換器６、及びデー
タを搬送波に乗せる送信部７とを備えている。

【００１４】データの通信プロトコルは、図２に示すよ
うに、開始フラグ、ＩＤ信号、識別信号、検出された生
体信号、エラーチェック用信号、及び終結フラグから構
成されている。開始フラグ及び終了フラグは、データの
開始及び終了を示すものであり、ＩＤ信号は、複数ある
指輪型センサ１のどれが送信した信号かを識別するため
のものである。

【００１５】識別信号は、どの周期の信号かを識別する
ためのものである。つまり、データ同士が干渉してしま
った場合にもデータが受信されるように、一度検出され
た生体信号を所定の期間中に複数回に渡って送信する
（詳細は後述する）ため、その所定期間を１周期とし
て、受信された信号がどの周期に属するものかを識別で
きるようにしている。

【００１６】エラーチェック用信号は、いわゆるパリテ
ィーチェック用信号であり、送信されてきた信号が正し
いか否かを判定するための信号である。一方、受信機２
は、指輪型センサ１が出力したデータを受信する受信部
８と、受信部８により検出されたデータと共にデータ中
に付加されたＩＤ信号に基づいてどの指輪型センサ１か
ら送信された生体信号かを識別し、データを演算し意味
のある生体信号に変換する信号処理部９と、生体信号を
画面等に表示する表示部１２とを備えている。

【００１７】このように構成された生体信号テレメトリ
装置は、検出部３にて生体信号が検出されると、アンプ
４にて信号増幅されたのち、フィルタ５にてノイズ除去
がなされ、Ａ／Ｄ変換器６にて所要の信号が付加され
て、送信部７を介してデータ送信がなされる。そして、
送信されたデータが受信部８で受信され、信号処理部９
にてデータが生体信号に変換されたのち、表示部１２に
て生体信号の表示が行われる。これにより、介護者は各
被介護者の健康状態を確認することができる。

【００１８】次に、このように構成された生体信号テレ
メトリ装置におけるデータ通信方式について説明する。
図３に上記データ通信方式を説明するための模式図を示
す。この図は、複数のセンサ（本図では６つのセンサ）
それぞれが行うデータ送信の例を経時的に示したもので
ある。各センサのデータ送信は図３におけるパルス発生
の際に行われ、各パルス毎に図２に示したデータが送信
される。この図に示されるように、データ送信はデータ
送信周期Ｔ中に複数回（本図では３回であるが、２回以
上であればよい）行われ、この間には同じデータが送信
される。これにより、仮にデータの１つが他の指輪型セ
ンサ１からのデータと干渉した場合にも、他のデータが
受信機２で受信できるようにしている。

【００１９】以下、データ送信が行われるパルス発生の
際をデータ送信時期といい、このデータ送信時期につい
て詳述する。データ送信時期は、各センサ別に異なった
間隔で設定されている。ここで、図３に示すように、デ
ータ送信にかかる時間（パルス幅）をｔとし、センサ１
における１回目のデータ送信時期から２回目のデータ送
信時期までの送信間隔をαｔとして説明を行う。なお、
α＞１であり、センサ１の１回目のデータ送信から２回
目のデータ送信までの間に他のセンサからのデータ送信
があった場合に、センサ１のデータと他のセンサからの
データとが干渉しないようにするために見込んだ余裕値
である。換言すれば、αｔの間に時間ｔのデータが送信
できるため、αｔ−ｔ（＝（α−１）ｔ）が干渉防止を
見込める値である。

【００２０】そして、センサ２における１回目のデータ
送信時期から２回目のデータ送信時期までの送信間隔
（第１送信間隔）を（２α＋１）ｔとして、センサ１か
らの２つのデータとセンサ２からの２つのデータが共に
干渉してしまうのを防止している。つまり、図４に示す
ように、センサ１の１回目のデータ送信から２回目のデ
ータ送信までにかかる時間の総和は、送信間隔αｔと２
回のデータ送信にかかる時間（パルス幅ｔ×２）の和と
なる２ｔ＋αｔであるため、データ干渉の防止を見込む
と、その総和に（α−１）ｔを加算した（２α＋１）ｔ
をセンサ２の送信間隔とすれば、センサ１及びセンサ２
から送信される２つのデータのうち少なくとも１つが干
渉を免れるのである。

【００２１】仮に、データ送信を１秒間に５０回送信し
たとすると、データの１ブロックを送信する時間ｔは、
平均データ送信間隔は２０ｍｓよりも十分に小さい。各
指輪センサのクロックを同期させていなければ、Ｔ≪ｔ
であることからデータ干渉の可能性が少ないが、センサ
の数が増加するに従ってその可能性が増加する。同様
に、センサ３の送信間隔は、センサ２が送信する２つの
データの少なくとも１つの干渉が免れるようにするため
に、（３α＋２）ｔとすればよく、センサ４、センサ
５、及びセンサ６についても、上記と同様にして送信間
隔を設定することができる。

【００２２】一方、センサ１の３回目のデータ送信時間
は、センサ６の１回目のデータ送信から２回目のデータ
送信までにかかる時間の総和に基づいて設定している。
すなわち、センサ６の１回目のデータ送信時間から２回
目のデータ送信時間までの間よりもセンサ１の２回目の
データ送信時間から３回目のデータ送信時間までの間よ
りも長くなければ、センサ１の２回目と３回目のデータ
が共に他のセンサからのデータと干渉してしまう可能性
があるからである。

【００２３】従って、センサ６の１回目のデータ送信か
ら２回目のデータ送信までにかかる時間の総和はｔ＋
（６α＋５）ｔ＋ｔとなることから、この時間に対して
上記方法でセンサ６とセンサ１から送信されるデータの
干渉を防止できる送信間隔を設定すれば、センサ１の２
回目のデータ送信と３回目のデータ送信の送信間隔（第
２送信間隔）が（７α＋６）ｔと設定される。

【００２４】そして、センサ２〜センサ６においても、
２回目のデータ送信と３回目のデータ送信の送信間隔を
上記方法によって設定することができ、それぞれ、図３
中に示される送信間隔となる。このように、同じデータ
の送信を複数回行わせると共に、データ送信の送信間隔
を上記間隔とすることで、複数回行われたデータのうち
少なくとも１つがほぼ確実に受信機２で受信されるよう
にできる。

【００２５】参考として、データ送信の回数とデータ干
渉によっていずれかのセンサからのデータが受信されな
くなる可能性との関係を図５に示す。なお、データ送信
が２回及び３回のものは、上記方法によって送信間隔を
設定した場合を示している。この図に示されるように、
データ送信を複数回行った場合には、データ干渉によっ
ていずれかのセンサからのデータが受信されなくなる可
能性が非常に少なくなっており、その回数を増加させれ
ばさらに可能性が少なくなる。

【００２６】この結果からも分かるように、データ干渉
の可能性を非常に少なくでき、複数のセンサからのデー
タを受信機２で確実に受信することができる。このよう
に、複数のセンサからのデータの干渉を少なくできるた
め、受信されたか否かを確認するための双方向受信をな
くして一方向通信とすることができ、複数の小型センサ
を使用しても、１つの受信機２で各センサのデータを受
信することができる。

【００２７】（第２実施形態）第１実施形態では、各セ
ンサのデータ送信時間を所定の規則性に従ってずらずこ
とでデータ干渉防止を図っていたが、本実施形態では規
則性に従わずにデータ干渉防止を図る場合を示す。本実
施形態ではデータ送信の間隔ＴＢをＴＢ＝αｔ（１＋γ
β）と定義する。但し、βは０．００１〜０．９９９の
任意の数であって、乱数列によって決定される毎回数値
が異なるものとし、γは定数とする。

【００２８】βを決定する乱数列はセンサ毎に設定され
ており、すべて異なる乱数列を使用する。これにより、
データ干渉の可能性を少なくすることができる。図６
に、乱数列によるデータ通信方式を説明するための模式
図を示す。この図は、複数のセンサのうちの２つのデー
タ送信の例を経時的に示したものである。この図に示さ
れるセンサ１のデータ送信は任意に設定された乱数列Ａ
を使用して行ったものであり、センサ２のデータ送信は
乱数列Ｂを使用して行ったものである。この図に示され
るように、異なった乱数列を使用してデータ通信を行っ
ても、データを送信する時期が同期しなくなるため、複
数のセンサのデータの干渉を防止することができる。

【００２９】なお、γは、データ送信周期Ｔに対して、
最初のデータ送信時間から最後のデータ送信時間までの
時間Ｔ′がＴ＞Ｔ′となる範囲内で、Ｔ′ができるだけ
大きな数値となるように設定され、これによりパルスと
パルスとの間隔ができるだけ広がるようにしている。 （他の実施形態）なお、上記第１、第２実施形態では、
データ干渉を防止するために、所定の余裕値αを設定し
ているが、このαは任意であり、例えば、第１実施形態
に示されるセンサ１とセンサ２における１回目と２回目
の送信間隔は、センサ２の送信間隔がセンサ１の送信間
隔に２回分のパルス幅（２回のデータ送信にかかる時
間）を加算した長さよりも広く設定されていればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態にかかわる生体信号テレメトリ装置
の模式図である。

【図２】データの通信プロトコルを示す図である。

【図３】データの通信方式を説明するための図である。

【図４】図３に示すデータ送信の送信間隔を説明するた
めの図である。

【図５】本発明の一実施形態を適用した場合におけるデ
ータ干渉の可能性を説明するための図である。

【図６】第２実施形態における通信方式を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１…指輪型センサ（送信機）、２…受信機、３…検出
部、４…アンプ、５…フィルタ、６…Ａ／Ｄ変換器、７
…送信部、８…受信部、９…信号処理部、１２…表示
部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体信号検出を行うと共に前記生体信号
   をデータ処理してデータ送信を行う複数の送信機と、 前記データの受信を行う受信機とを備えてなり、 前記複数の送信機から送信されたデータを前記受信機に
   て受信を行う一方向通信方式のテレメトリ装置におい
   て、 前記複数の送信機が送信するデータは、すべて略同一周
   波数になっていると共にいずれの送信機から送信された
   ものかが確認できるＩＤ信号を含み、かつ任意に設定さ
   れる１周期中に複数回送信されており、 前記複数の送信機それぞれにおける１回目のデータ送信
   と２回目のデータ送信との間の第１送信間隔は順番に広
   く設定され、第１送信間隔の広さが隣り合うもの同士を
   比べたときに、第１送信間隔の広い方の送信機の該第１
   送信間隔が、狭い方の送信機の該第１送信間隔に２回の
   データ送信にかかる時間を加算した長さよりも広く設定
   されていることを特徴とするテレメトリ装置。
2. 【請求項２】 前記複数の送信機の２回目のデータ送信
   と３回目のデータ送信との間の第２送信間隔は、前記第
   １送信間隔が広くされた送信機の順番と同一の順番で、
   広くなるように設定されており、 最も狭い前記第２送信間隔は、最も広い前記第１送信間
   隔に２回のデータ送信にかかる時間を加算した長さより
   も広く設定されていることを特徴とする請求項１に記載
   のテレメトリ装置。
3. 【請求項３】 生体信号検出を行うと共に前記生体信号
   をデータ処理してデータ送信を行う複数の送信機と、 データの受信を行う受信部とを備えてなり、 前記複数の送信機から送信されたデータを前記受信部に
   て受信を行う一方向通信方式のテレメトリ装置におい
   て、 前記複数の送信機が送信するデータは、すべて略同一周
   波数になっていると共にいずれの送信機から送信された
   ものかが確認できるＩＤ信号を含み、かつ任意に設定さ
   れる１周期中に複数回送信されており、 前記複数の送信機それぞれにおける各データ送信の間の
   送信間隔は、それぞれ異なる乱数で表されるようになっ
   ていることを特徴とするテレメトリ装置。