JP2001309892A

JP2001309892A - 受動バイオテレメトリ

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Publication number: JP2001309892A
Application number: JP2001080425A
Authority: JP
Inventors: Heku Beruteiri; ベルティリ・ヘク
Original assignee: Radi Medical Systems AB
Current assignee: St Jude Medical Systems AB
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2001-11-06
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: JP4700209B2

Abstract

(57)【要約】【課題】生理学的変数を測定するためのセンサの位置
及び電磁干渉に対する感度が低い通信システムを提供す
る。【解決手段】送信機１は生体外に配置され高周波エネ
ルギを送信する。受信機３は生体外に配置される。生理
学的変数に敏感なセンサ１１と変調器ユニット１２とを
備えるトランスポンタ・ユニット２が生体内に挿入され
る。変調器ユニット１２はトランスポンタ・ユニット２
の高周波エネルギ吸収を、生理学的変数を表す時間シー
ケンスに従って制御する。送信機１は略一定周波数及び
振幅の高周波エネルギをトランスポンタ・ユニット２に
送信し、受信機３はトランスポンタ・ユニット２の高周
波エネルギ吸収を監視し、生理学的変数を表す時間シー
ケンスを決定する。時間シーケンスは復号化され、生理
学的変数の測定値として解釈される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生理学的変数値に
ついての情報、特に侵襲的な測定によって決定されたか
かる情報を無線転送する装置及び方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】生理学的変数を侵襲的に測定する一般的
な必要性がある。例えば、心血管の疾患を検査する場
合、被験者の状態を評価するために、血圧及び血流の局
所測定を得ることが強く望まれる。したがって、測定を
行うべき箇所に小型センサを配置するとともに、小型セ
ンサと通信するための方法及び装置が開発されてきた。

【０００３】例えば、生体の体液圧を測定するシステム
及び方法は、米国特許第３，８５３，１１７号に記載さ
れている。頭蓋腔内移植用のセンサは機械式共振構造と
して形成され、その共振周波数は体液圧の関数である。
外部ソースから音波エネルギを加え、その応答共振信号
を受信することで、共振周波数を検出し、その結果とし
て体液圧を決定することが可能である。

【０００４】既知の頭蓋内圧モニタの別例は、大気圧に
よる影響を受ける固有周波数を有する受動共振回路を備
えた装置を記載する米国特許第４，０２６，２７６号を
通して知られている。局所圧力は、頭蓋の外部に配置さ
れた電磁界からのエネルギが吸収される周波数の観察に
よって測定される。

【０００５】測定された生理学的変数の指示を連絡する
ため、音響ならびに電気機械的相互作用に基づく装置が
開発されてきた。双方の場合において、センサは共振素
子を備える。その共振周波数は決定すべき生理学的変数
の関数である。エネルギが、音響波又は電磁波の外部送
信機から共振素子に向けて放射される。送信されたエネ
ルギの周波数は、予め選択された範囲を掃引され、監視
ユニットによって記録される。監視されている送信エネ
ルギの降下はこの共振周波数において発生するから、記
録ユニットは、周波数掃引中、共振素子の共振周波数を
検出する。

【０００６】生理学的変数を侵襲的に測定する既知の装
置の上記の例は、双方とも、受動システムの一例であ
る。即ち生体内のセンサは、電池又は電気リード線を介
して提供される電気等、エネルギ源を必要としない。

【０００７】心血管疾患の検査中に、測定の特定ポイン
トにセンサを案内するため、小型センサをガイドワイヤ
又はカテーテルの遠端に搭載することが知られている。
ガイドワイヤ又はカテーテルは、大腿動脈等の血管に挿
入され、蛍光透視法により、機能異常が疑われる心血管
系内の局所サイトに案内される。

【０００８】圧力、流れ、温度等を含む多数の生理学的
変数についての小型センサ又はマイクロセンサの開発
は、歴史的な標識を構成する。しかし、センサと、それ
に関連するケーブル及びコネクタとの組み立ては、小さ
な物理的寸法、要求される機械的精度、及び患者の安全
に対する妥協しようがない要求により、費用効率的に行
うことが困難である。より具体的には、かかる装置の総
製造コストの約半分、又は半分以上は、コネクタ及びケ
ーブルに起因するものであると推定されている。

【０００９】結果として、こういった機能を行う装置は
依然として高価であり、これらの使用の広がりは、臨床
優先度が最も高い領域に限られている。侵襲的処置用の
装置は伝染性疾患を伝染させるという危険性に起因して
使い捨て品とみなさなければならないという事実によ
り、コストという局面は更に強調される。ケーブル及び
コネクタのコストが最小に抑えられ、更には無くすこと
ができる場合、大きな節約が可能である。

【００１０】米国特許第４，０２６，２７６号に開示さ
れている種類の受動センサに伴う別の問題は、一方の送
信機／受信機と他方のセンサとの間の望ましくない電磁
結合である。この結合は、電源及び信号伝送が機能的に
分離されていないことによるものである。この問題の意
味は、システムの出力信号がセンサの位置によって影響
されるということであり、これは明らかに望ましくない
属性である。

【００１１】この問題は、電源をセンサ及び回路に提供
するために用いられる周波数以外の周波数において動作
する局所送信機を備える能動電子回路をセンサに追加す
ることにより克服することができる。これにより、無線
電力供給の機能が、信号送信の電力供給から分離され、
その結果として、出力信号はセンサの位置による影響を
受けないはずである。かかる解決策は、R. Puersによる
「Linking sensors with telemetry: Impact on the sy
stem design」（8th Int. Conf. Solid StateSensors a
nd Actuators, Transducers-95議事録、Stockholm Swed
en, June 25-29, 1995, Vol 1, pp47-50）に記載されて
いる。しかし、この解決策の欠点は、ガイドワイヤを備
えた医療的使用に望ましいサイズに小型化することが困
難であるという点である。更に、この種の広帯域システ
ムは、電磁干渉及び妨害を受けやすい。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】したがって、生理学的
変数を侵襲的に測定するよう、被験者の生体内に配置さ
れたセンサと通信するための、センサの位置ならびに電
磁干渉に対する感度が低い改良された通信システムに対
する必要性がある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上述し
た問題を克服するための装置を提供することにある。こ
の目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載の受動バイ
オテレメトリ・システムを用いて達成される。

【００１４】本発明によれば、極度に小型の寸法の単一
のシリコン・ダイ上に集積可能であり、０．４ｍｍの外
径を有するガイドワイヤの利用可能な空間内に又は移植
用の別個のプレート上に収容してパッケージ化すること
が可能な少数の個別コンポーネントしか必要としないト
ランスポンタ・ユニットを形成する電子回路が提供され
る。あるいは、このトランスポンタ・ユニットをインプ
ラントとして生体に挿入してもよい。本システムは狭帯
域幅で動作するため、電磁妨害に敏感ではない。位置に
も、また媒体の伝送特性の精密な制御にも敏感ではな
い。、更に、本システムは、センサを生体外の環境に接
続するためのケーブル及びコネクタの必要性をなくす。

【００１５】本発明の適用性の更なる範囲は、以下に記
述される詳細な説明から明らかになろう。しかし、詳細
な説明及び特定例は、本発明の好ましい実施の形態を示
しながら、例示としてのみ与えられる。本発明の精神及
び範囲内の様々な変更及び変形は、この詳細な説明から
当業者に明らかになろう。本発明は、例示としてのみ与
えられ且つ本発明を制限するものではない添付図面を含
む、本明細書に与えられる詳細な説明から一層完全に理
解されよう。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明は、人体又は動物の体内に
配置されたトランスポンタ・ユニットが、信号搬送ケー
ブルや物理的なコネクタを使用せずに、かつ電磁干渉に
対する感度を低減して、生体外にある電子機器と通信で
きるようにするシステム・アーキテクチャを提示する。
これは、測定すべき生理学的変数の指示を伝達するとい
う新規の原理を用いて達成され、該原理はマイクロセン
サ回路の正確な位置に対する感度を低減する。

【００１７】本発明によるシステムにおいては、狭帯域
幅高周波電力が被験者の生体外のソースから放射されて
部分的に吸収され、トランスポンタ・ユニットへの電源
として用いられる。トランスポンタ・ユニットは変調器
ユニット及びセンサ・ユニットを備え且つ被験者の生体
内に配置される。変調器ユニットは、測定される生理学
的変数に応答してセンサ・ユニットによって制御される
パターンに従って電磁界吸収を変更し、これによって該
生理学的変数を表すよう設計される。本システムは、生
体外に配置され且つ前記電磁界吸収の記録に有効である
受信機ユニットを備える。

【００１８】本発明によるトランスポンタ・ユニット
は、血管内の測定（例えば、心臓疾患診断のため）、眼
圧測定、脳内また脳周辺部の測定、大動脈瘤測定等、あ
る範囲の侵襲的測定の適用に有用である。トランスポン
タ・ユニットは、ガイドワイヤ又はカニューレ等の細長
部材に取り付けても、又は移植可能な自蔵ユニットであ
ってもよい。

【００１９】トランスポンタ・ユニットのセンサ・ユニ
ットはそれ自体は新規ではなく、「An IC Piezoresisti
ve Pressure Sensor for Biomedical Instrumentatio
n」（Samann, K. D. Wise, J. D. Angell, IEEE Trans.
Biomed, Eng. Vol BME-20(1973), pp101-109）に記載
の抵抗センサ、又は「A Monolithic Capacitive Pressu
re Sensor with Pulse-Period Output」(C. S. Sander,
J. W. Knutti, J. D. Meindl, IEEE Trans. Electron.
Devices Vol. ED-27 (1980), pp927-930)に記載の容量
センサ等、任意の適宜のセンサ装置を含み得る。

【００２０】トランスポンタ・ユニットの変調器ユニッ
トは、センサ・ユニットからの出力を監視し、センサ・
ユニットからの出力に基づき、吸収された電力を時間的
に符号化する変調を行う。即ち、変調の程度は、センサ
の状態を表す信号に従って時間的にする。予め選択した
アルゴリズムに従って行われるこの時間的な変調は、セ
ンサ・ニットにより感知され且つ時間領域へ移される生
理学的変数の符号化情報を表す。この変調は被験者の生
体外部で検出され、使用しているアルゴリズムが既知で
あるため、情報は、生理学的変数のレベルを表す値に容
易に変換される。

【００２１】図１を参照すると、本発明による通信シス
テムの一つの実施の形態は、送信機ユニット１、トラン
スポンタ・ユニット２及び受信機ユニット３を備える。
送信機ユニット１は、挟帯域発振器４と、増幅器５と、
アンテナ６とを備える。略一定の振幅及び周波数の高周
波の波１０１が、発振器４の動作周波数においてアンテ
ナ６によって発せられる。

【００２２】発振周波数を一定又は制御可能な周波数に
制御かつ維持するため、水晶結晶板１７等の適宜の制御
手段が含められる。水晶を用いることで、１０^-6以上の
周波数安定度を保証することが可能である。これは、シ
ステムの電磁干渉に対する免疫のためにも、またシステ
ムから他の電子機器に誘導される望ましくない干渉を防
ぐためにも、重要である。

【００２３】システムは通常、動作幾何学的距離、精度
要件等に応じて、約０．１〜１０Ｗの高周波電力１０１
を放射するよう設計される。動作周波数は、１００ＭＨ
ｚ〜１０ＧＨｚの範囲にあり、典型的には約４００ＭＨ
ｚであり得る。図２の概略図は、時間の関数として、送
信された高周波電圧を非スカラ的に示す。

【００２４】図１のトランスポンタ・ユニット２は、送
信機ユニット１が生成した電力を局所電圧に変換する手
段を備える。トランスポンダ・アンテナ７の電位とは異
なる電位における接地電極を定義することができるなら
ば、単一のワイヤ即ちトランスポンダ・アンテナ７は、
電力を容量的に受信すると、変換手段として動作するこ
とができる。伝送媒体に正味電位勾配があると直ちに、
トランスポンダ・アンテナと接地電極間に電圧差が生じ
る。したがって、ガイドワイヤの芯線の一部等の単一の
ワイヤは、接地電極とともに、特にワイヤ長と同じ桁の
波長に対応する高周波において、電磁波に対する変換要
素として機能することができる。

【００２５】アンテナ７の端子と中性の接地１８との間
に現れる電圧は、例えば非常に高い周波数の場合にはシ
ョットキーダイオード、又はより中程度の周波数の場合
にはＰＮ型半導体である、整流器９に入力される。整流
された電圧は、低域フィルタ１０を通過して、マイクロ
センサ１１及び変調器１２の供給電圧として働く。低域
フィルタ１０とマイクロセンサ１１間の信号１０２は、
時間の関数として一定の整流された電圧１０２を示す図
３に概略的に示されている。

【００２６】マイクロセンサ１１は、測定する圧力、流
れ、温度等の生理学的変数に応答し、変数に対応する出
力信号を提供する。これは、センサ設計の十分に確立さ
れた実施に従って、抵抗性、容量性、圧電的、ピロ電気
的又は光学的な動作原理で動作し得る。

【００２７】変調器１２は、特定の方式又はアルゴリズ
ム、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）、周波数変調（Ｆ
Ｍ）等に従って、マイクロセンサ１１の出力信号を時間
的に符号化された信号に変換する。変調は、スイッチ８
を介してトランスポンダ・アンテナ７にフィードバック
される。変調器１２からの出力信号１０３は、図４に概
略的に示される。図４に示すように、出力信号は、時間
Ｔ１まではオフである。時間Ｔ１とＴ２の間、出力信号
はオンであり、この後、再度オフになる。時間Ｔ３にお
いて再度オンになり、以下同様である。

【００２８】したがって、トランスポンタ・ユニット２
によって吸収される電力は、スイッチがオン状態又はオ
フ状態であるときに吸収が異なるよう、スイッチ８の作
用により影響される。この電力吸収における差は、受信
機ユニット３で検出されるように、送信機ユニット１か
ら発せられる電磁界の変動としても示される。このた
め、受信機ユニット３によって検出される高周波電圧１
０４は、図５に示すように、Ｔ１とＴ２との間の期間に
高いレベルＨＬを示し、Ｔ１の前及びＴ２とＴ３との間
の期間には低いレベルＬＬを示す。

【００２９】これは、送信された電磁界に重畳された被
測定変数の情報を、受信機ユニットの復調器により抽出
可能とする。これによって、図６に示すように、トラン
スポンタ・ユニットにおける変調器１２からの出力信号
１０３と略同じ時間的特性を有する信号１０５が生成さ
れる。即ち、変調器１２からの信号１０３及び復調器１
５からの信号１０５について、「ハイ」から「ロー」へ
の各変化が略同じ時点で発生する。これにより、信号に
含まれる時間的情報を抽出することができる。

【００３０】図５の概略的な波はスカラではないことに
留意されたい。典型的には、トランスポンタ・ユニット
２は、送信機ユニット１が放射する総エネルギの０．１
〜１％を吸収し、この部分のうち、スイッチ８を介して
提供される変調範囲は、典型的には、その１〜１０％で
ある。

【００３１】生理学的変数の測定を、高周波電圧の高い
又は低い吸収の１つ又はいくつかの間隔で表される特性
値に変換するための、任意の有用なアルゴリズムを選択
し得る。例えば、変調器１２は、被測定変数に正比例す
る期間にスイッチ８を閉じるように成し得る。もちろ
ん、変数は、選択した間隔で繰り返し測定することがで
き、各測定毎に変調器を初期化して、適切な時間長にわ
たってスイッチが閉じられる。代りに、変調器１２が、
測定変数の所定レベルに対応して、所与の期間にわたっ
て、選択した回数だけスイッチ８を閉じるように、測定
値を周波数符号化してもよい。

【００３２】変調器１２は、典型的には、低電力消費の
ためＣＭＯＳ（相補形金属酸化膜半導体）技術で設計さ
れることが好ましいデジタル論理順序回路からなる。ス
イッチ８は、変調形式、動作周波数等に応じて、バイポ
ーラトランジスタ又は電界効果トランジスタである単一
のトランジスタであり得る。

【００３３】トランスポンタ・ユニット２は物理的に小
型化され、非常に小さな寸法の１つ又は少数のコンポー
ネントにすることができる。例えば、マイクロセンサ１
１は、シリコンの表面加工で製造され、かつ１００×１
００×１００ミクロン未満の寸法を有する容量性圧力セ
ンサであり得る。整流器９、低域フィルタ１０、変調器
１２、及びスイッチ８を含む電子回路は、マイクロセン
サとほぼ同じ寸法を有する別個のシリコン・ダイ上に一
体化され得る。

【００３４】トランスポンダ・アンテナ７は、図１１を
参照して後述するように、ガイドワイヤ構造の芯線５１
と一体化することが好ましいが、図１３を参照して後述
するように、インプラントに取り付けてもよい。ワイヤ
結合又は「フリップフロップ」結合により、コンポーネ
ント間の電気接続を効果的に行うことができる。

【００３５】受信機３は、受信機アンテナ１３、増幅器
１４及び復調器１５を備える。復調器１５は、変調器１
２のアルゴリズムと逆のアルゴリズムに従って、時間又
は周波数符号化された信号をセンサ信号に変換する。受
信機３は、信号を処理し提示するための手段１６も備え
る。

【００３６】増幅器１４は、位相感応式、位相追跡式又
は同期式の増幅器として文献において知られているタイ
プのものであることが好ましい。かかる増幅器の帯域幅
は極度に小さくすることができる。本発明によるシステ
ムは、電磁妨害の影響を最小に抑えるため、極度に小さ
い帯域幅で動作することが好ましい。

【００３７】図８は、トランスポンダ・アンテナ７１、
ダイオード及びコンデンサを有する整流器７３、容量セ
ンサ７５、３個のインバータ７６、７７、７８及び抵抗
７４を備えるトランスポンタ・ユニット７２の一つの実
施の形態の詳細な回路図の一例を示している。本回路
は、Ｒ×Ｃにより与えられる周期で動作する方形波発生
器を形成する。但し、Ｒは抵抗７４のオーム単位での抵
抗であり、Ｃはセンサ７５のファラド単位での容量であ
る。したがって、周期は、測定された生理学的変数の値
に対応する。ＣＭＯＳ技術において実施される場合、こ
の回路は、極度に低い電流消費を有する。実際、主な電
力消費は、切り替えの短い瞬間に発生する。この過渡が
電力消費を増大するため、、この瞬間を後述の外部復調
器により遠隔的に検出し得る。

【００３８】図９は、抵抗センサ８５、ダイオード及び
コンデンサを有する整流器８７、演算増幅器８１、他の
２個の抵抗８３、８４、コンデンサ８６及びトランスポ
ンダ・アンテナ８８を備えるトランスポンタ・ユニット
８２の更に別の実施の形態の詳細な回路図を示す。図８
を参照して説明した回路と同様に、図９における回路
は、回路の受動コンポーネント、例えばセンサ８５の抵
抗によって周期が決定する方形波を発生する。

【００３９】図７は、本発明による通信システムの第２
の実施の形態を示す。トランスポンタ・ユニット２２は
図１のトランスポンタ・ユニット２に対応しており、ト
ランスポンダ・アンテナ２８、整流器２９、低域フィル
タ３０、マイクロセンサ３１、変調器３２及びスイッチ
３３を備える。

【００４０】図７の送受信機ユニット２１は、高周波電
力の送信機として、及び、トランスポンタ・ユニット２
２により吸収される電力の受動変調として提供されるセ
ンサ信号の受信機として動作する。このため、送受信機
ユニット２１は、図１の送信機ユニット１と同様に、発
振器２３、水晶結晶板３４、増幅器２４及びアンテナ２
５を備える。更に、送受信機ユニット２１はまた、図１
の受信機ユニット３と同様に、復調器２７と信号を処理
して提示するための手段とを備える。

【００４１】復調器２７は、アンテナ２５のインピーダ
ンスの小さく且つ時間に依存する変動を検出するために
用いられる。変調器３２及びスイッチ３３により引き起
こされる電力吸収に変動がある場合、アンテナ・インピ
ーダンスの変動は、十分に確立された可逆回路網の原理
に従って導出される。

【００４２】図１０は、いくつかの生理学的変数を連続
して測定して送信し得る、本発明による通信システムの
トランスポンタ・ユニット４２の一つの実施の形態を示
す。図１０には図示していないが、図１を参照して説明
したものに対応する送信機ユニット及び受信機ユニッ
ト、又は、図７を参照して説明した送受信機もまた、こ
の通信システムに含まれる。

【００４３】調査対象である１つ又は若干の生理学的変
数にそれぞれ応答する、選択した数のマイクロセンサ４
１、４３、４７が設けられる（図１０には一例として３
個を示し、追加のマイクロセンサを点線で示す）。各セ
ンサ４１、４３、４７は、少なくとも１つの生理学的変
数を表す信号をマルチプレクサ４４に提供し、マルチプ
レクサ４４は、順次に又は他の或る所定のルールに従っ
て、各センサを変調器４５及びスイッチ４６に接続す
る。変調器４５及びスイッチ４６の動作原理は、上述し
た図１の変調器１２及びスイッチ８と同様である。個々
のセンサ４１、４３、４７が変調器４５に接続される順
序は、変調器及びセンサ・ユニット４２に含まれる自走
発振器（図示せず）に基づくものであっても、あるい
は、送信機ユニットからの電力放射に埋め込まれたアド
レス指定ルーチンにより、例えば、電力放射の周波数又
は振幅の変調によりトリガされるものであってもよい。
したがって、センサからの監視値の伝送を制御するため
に、多くの構成が可能であり、かかる構成のすべてに共
通するのは、マイクロコントローラ４７がマルチプレク
サ４４に接続されてアドレス指定ルーチンのデジタル制
御を行うことである。

【００４４】図１１に示すように、マイクロセンサ５２
及び電力変換・変調回路５３を上述のように備えるトラ
ンスポンタ・ユニット１５１は、ガイドワイヤ５０の遠
端に取り付けられている。芯線５１は、ガイドワイヤの
長さに沿って延びる。１本のワイヤ又は複数の撚り線か
らなり得る芯線５１には、典型的には、位置決め中に血
管が破裂する危険性を低減するよう、曲げ剛性を確実に
減じるため、直径を減じたセクション５５が設けられ
る。同じ理由により、ガイドワイヤの先端５６が典型的
に丸められる。コイル５７は、直径を減じたセクション
５５を覆い、略均一な外径を有するガイドワイヤの遠端
を提供する。

【００４５】トランスポンタ・ユニット１５１は、芯線
のセクション５５における溝部１５３に搭載され、芯線
を介して大地電位をトランスポンタ・ユニットに提供す
るために、芯線５１に電気的に接続１５４される。

【００４６】プラチナ等の電波不透過性材料のコイルワ
イヤ・セクション５４は、ガイドワイヤ・セクション５
５の一部の周囲に螺旋状に巻きつけられ、トランスポン
タ・ユニット１５１を覆うと同時に、コイル５７と同様
に、ガイドワイヤの遠端の外表面の一部を形成する。コ
イルワイヤ５４は絶縁層１５５により芯線５１から絶縁
されるとともにトランスポンタ・ユニットに接続され、
図１の電力変換トランスポンダ・アンテナ７を参照して
説明したような電力変換手段として機能する。したがっ
て、芯線５１及びワイヤ５４が空間的に異なる場所を占
めるため、上述した送信機又は送受信機ユニットが起動
される場合のように電界勾配が存在すると、芯線５１と
ワイヤ５４との間に電圧が生じる。

【００４７】図１２は、ガイドワイヤ６６に搭載したト
ランスポンタ・ユニット６１を用いて被験者６２を検査
する、本発明によるシステムの一使用例を示す。ガイド
ワイヤ６６は大腿動脈に外科的に挿入され、トランスポ
ンタ・ユニット６１が心臓内に配置されて、局所心血管
測定が可能になるまで進められる。被験者６２の外部に
は、アンテナ６４を備える送受信機ユニット６３が置か
れる。送受信機ユニット６３は、信号処理及び提示ユニ
ット６５に接続される。信号処理及び提示ユニット６５
は、当業者には明白であるように、適切なインタフェー
ス回路を有するパーソナルコンピュータ等、任意の適切
な多目的装置であり得る。

【００４８】トランスポンタ・ユニットは、ガイドワイ
ヤに取り付ける代わりに、図１３に示すように、インプ
ラント１６０として生体内に挿入される基板１６２に取
り付けてもよい。インプラントは、回路ならびにインプ
ラントを取り巻く生体組織を保護するシリコン樹脂等の
保護封入材料１６４で覆われている。トランスポンダ・
アンテナの異なる実施の形態について説明したように、
トランスポンタ・ユニットに接続され且つ生物適に許容
し得る材料から製造されたトランスポンダ・アンテナ１
６７が、封入材料を貫通する。もちろん、センサを含
む、基板のトランスポンタ・ユニットは、本明細書で説
明した任意のものでよい。

【００４９】インプラント１６０は測定サイトに配置さ
れ、適宜の取り付け手段により固定される。このような
取り付け手段の一例は、インプラントを貫通する穴とし
て図１３に示され、この穴を用いて、インプラントを縫
合して留める。このような他の取り付け手段は、クラン
プ又はフック様突起であり得る。

【００５０】したがって、本発明によれば、周波数掃引
を用いて生理学的変数を示す共振周波数を決定する従来
のシステムとは反対に、一定の予め選択された搬送周波
数を用いて、生理学的変数の情報が決定される。その代
わり、情報は、時間又は周波数の変調の形態で一定の搬
送周波数に重畳される。

【００５１】本発明によれば、搬送周波数が、トランス
ポンタ・ユニットの動作のためのエネルギをも提供する
交流電磁界により、生体内に配置されたトランスポンタ
・ユニットに提供される。トランスポンタ・ユニット
は、センサのサイトにおいて少なくとも一つの物理的パ
ラメータにより決定されるように、印加された電磁界と
相互作用する。物理的パラメータの値を表すパターンに
より電磁界強度の変化として観察可能な相互作用は、生
体外で監視されて復調ユニットによって解釈される。こ
のように、測定されたパラメータ値の通信は無線でなさ
れるため、ガイドワイヤに沿ったコネクタ及びワイヤの
必要性がなくなる。

【００５２】本発明により、多くの利点が得られる。し
たがって、必要な電子回路は、極度に小型の寸法の単一
のシリコン・ダイ上に一体化され得、少数の個別のコン
ポーネントしか必要としない。必要なすべてのコンポー
ネント全体を、０．４ｍｍ以下の外径を有するガイドワ
イヤの利用可能な空間内に収容してパッケージ化するこ
とが可能である。また、本システムは狭帯域幅で動作す
るため、電磁妨害に敏感ではない。更に、送信機の位置
にも、また媒体の伝送特性の精密な制御にも敏感ではな
い。

【００５３】本発明は上記詳細な説明に関して多様に変
化し得る。かかる変形は、本発明の精神及び範囲からの
逸脱とみなされるべきではなく、当業者には明白なよう
に、特許請求の範囲内に包含されるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による通信システムの第１の実施の形態
のブロック図である。

【図２】本発明による通信システムの送信機から送信さ
れる高周波電力の概略図である。

【図３】本発明による通信システムのトランスポンタ・
ユニットにおける整流された電圧の概略図である。

【図４】本発明による通信システムのトランスポンタ・
ユニットにおける変調器からの出力信号の概略図であ
る。

【図５】本発明による通信システムの受信機ユニットに
よって受信される高周波電力の概略図を示す。

【図６】復調された出力信号の概略図である。

【図７】本発明による通信システムの第２の実施の形態
のブロック図である。

【図８】本発明による通信システムのトランスポンタ・
ユニットの一つの実施の形態の回路図である。

【図９】本発明による通信システムのトランスポンタ・
ユニットの別の実施の形態の回路図である。

【図１０】いくつかの生理学的変数を連続して測定して
送信し得る、本発明による通信システムのトランスポン
タ・ユニットの一つの実施の形態のブロック図である。

【図１１】トランスポンタ・ユニットを備えたガイドワ
イヤの遠端の断面図である。

【図１２】本発明によるシステムの使用時の概略図であ
る。

【図１３】本発明によるインプラントの概略断面図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体外に配置される高周波エネルギ送信
機（１）と、該生体外に配置される高周波エネルギ受信
機（３）と、生理学的変数に敏感なセンサ（１１；３
１；７５；８５；４１、４３、４７）を含むトランスポ
ンタ・ユニット（２、２２、７２、８２）とを備える、
生体内の生理学的変数を測定するためのバイオテレメト
リ・システムであって、前記トランスポンタ・ユニットは、該ユニットの高周波
エネルギ吸収を、前記生理学的変数を表す時間シーケン
スに従って制御する変調器ユニット（１２；３２；４
５；７４、７６、７７、７８；８１、８３、８４）を備
えることを特徴とする、バイオテレメトリ・システム。
【請求項２】前記トランスポンタ・ユニット（２、２
２、７２、８２）は、トランスポンダ・アンテナ（７、
２８、７１、８８）と整流器（９、２９、７３、８７）
とを備え、前記アンテナ及び前記整流器は、前記センサ及び前記変
調器ユニットへの電源を形成する、請求項１記載のバイ
オテレメトリ・システム。
【請求項３】前記アンテナの少なくとも一部はガイド
ワイヤの芯線と一体化される、請求項２記載のバイオテ
レメトリ・システム。
【請求項４】前記トランスポンタ・ユニット（８２）
は抵抗センサ（８５）を備える、請求項１〜３のいずれ
か一つに記載のバイオテレメトリ・システム。
【請求項５】前記トランスポンタ・ユニット（７２）
は容量センサ（７５）を備える、請求項１〜４のいずれ
か一つに記載のバイオテレメトリ・システム。
【請求項６】前記トランスポンタ・ユニットは、トラ
ンスポンダ・アンテナ（７１）と整流器（７３）と容量
センサ（７５）とインバータ（７６、７７、７８）と抵
抗（７４）とを備える、請求項１記載のバイオテレメト
リ・システム。
【請求項７】前記トランスポンタ・ユニットは、抵抗
センサ（８５）と整流器（８７）と演算増幅器（８１）
と抵抗（８３、８４）とコンデンサ（８６）とトランス
ポンダ・アンテナ（８８）とを備える、請求項１記載の
バイオテレメトリ・システム。
【請求項８】前記送信機は、略一定の出力周波数及び
振幅を提供する挟帯域発振器（４、２３）を含み、前記受信機は、前記送信機と同じ周波数で動作する挟帯
域増幅器（１４）を含む、請求項１記載のバイオテレメ
トリ・システム。
【請求項９】前記挟帯域増幅器は同期増幅器である、
請求項８記載のバイオテレメトリ・システム。
【請求項１０】生理学的変数に敏感なセンサ（１１、
５２）を含むトランスポンタ・ユニット（２、２２、７
２、８２）を端部に備えるガイドワイヤ（５０）であっ
て、前記トランスポンタ・ユニットの高周波エネルギ吸収
を、前記生理学的変数を表す時間シーケンスに従って制
御する変調器ユニット（１２；３２；４５；７４、７
６、７７、７８；８１、８３、８４）を備えることを特
徴とするガイドワイヤ。
【請求項１１】前記トランスポンタ・ユニット（２、
２２、７２、８２）は、トランスポンダアンテナ（７、
２８、７１、８８）と整流器（９、２９、７３、８７）
とを備え、前記アンテナ及び前記整流器は、前記センサ及び前記変
調器ユニットへの電源を形成する、請求項１０記載のガ
イドワイヤ。
【請求項１２】前記アンテナの少なくとも一部は前記
ガイドワイヤの芯線と一体化される、請求項１１記載の
ガイドワイヤ。
【請求項１３】前記トランスポンタ・ユニット（８
２）は抵抗センサ（８５）を備える、請求項１０〜１２
のいずれか一つに記載のガイドワイヤ。
【請求項１４】前記トランスポンタ・ユニット（７
２）は容量センサ（７５）を備える、請求項１０〜１２
のいずれか一つに記載のガイドワイヤ。
【請求項１５】前記トランスポンタ・ユニットは、ト
ランスポンダ・アンテナ（７１）と整流器（７３）と容
量センサ（７５）とインバータ（７６、７７、７８）と
抵抗（７４）とを備える、請求項１０記載のガイドワイ
ヤ。
【請求項１６】前記トランスポンタ・ユニットは、抵
抗センサ（８５）と整流器（８７）と演算増幅器（８
１）と抵抗（８３、８４）とコンデンサ（８６）とトラ
ンスポンダ・アンテナ（８８）とを備える、請求項１０
記載のガイドワイヤ。
【請求項１７】生理学的変数に敏感なセンサ（１１、
５２）を有するトランスポンタ・ユニット（２、２２、
７２、８２）を備えたインプラント（１６０）であっ
て、前記トランスポンタ・ユニットの高周波エネルギ吸収
を、前記生理学的変数を表す時間シーケンスに従って制
御する変調器ユニット（１２；３２；４５；７４、７
６、７７、７８；８１、８３、８４）を備えることを特
徴とするインプラント。
【請求項１８】前記トランスポンタ・ユニット（２、
２２、７２、８２）は、トランスポンダ・アンテナ（１
６７）と整流器（９、２９、７３、８７）とを備え、前記アンテナ及び前記整流器は、前記センサ及び前記変
調器ユニットへの電源を形成する、請求項１７記載のイ
ンプラント。
【請求項１９】前記トランスポンタ・ユニット（８
２）は抵抗センサ（８５）を備える、請求項１７又は１
８記載のインプラント。
【請求項２０】前記トランスポンタ・ユニット（７
２）は容量センサ（７５）を備える、請求項１７又は１
８記載のインプラント。
【請求項２１】前記トランスポンタ・ユニットは、ト
ランスポンダ・アンテナ（１６７）と整流器（７３）と
容量センサ（７５）とインバータ（７６、７７、７８）
と抵抗（７４）とを備える、請求項１７記載のインプラ
ント。
【請求項２２】前記トランスポンタ・ユニットは、抵
抗センサ（８５）と整流器（８７）と演算増幅器（８
１）と抵抗（８３、８４）とコンデンサ（８６）とトラ
ンスポンダ・アンテナ（１６７）とを備える、請求項１
７記載のインプラント。
【請求項２３】生体内の生理学的変数を測定するた
め、送信機が生体外に配置されて高周波エネルギを送信
し、高周波エネルギの受信機が生体外に配置された方法
であって、トランスポンタ・ユニット（２、２２、７２、８２）を
導入するステップであって、該ユニットが、前記生理学
的変数に敏感なセンサ（１１；３１；７５；８５；４
１、４３、４７）と、前記トランスポンタ・ユニット
（２、２２、７２、８２）の高周波エネルギ吸収を、前
記生理学的変数を表す時間シーケンスに従って制御する
変調器ユニット（１２；３２；４５；７４、７６、７
７、７８；８１、８３、８４）とを備えるステップと、前記送信機を動作させて、前記トランスポンタ・ユニッ
トに、略一定の周波数及び振幅の高周波エネルギを提供
するステップと、前記受信機を動作させて、前記トランスポンタ・ユニッ
トの前記高周波エネルギ吸収を監視し、前記生理学的変
数を表す時間シーケンスを決定するステップと、前記吸収時間シーケンスを復号化して、前記生理学的変
数の測定値として解釈するステップと、を含む方法。
【請求項２４】前記トランスポンタ・ユニットを導入
するステップは、前記センサ及び前記変調器ユニットを
遠端に備えるガイドワイヤ（５０）を生体の血管に導入
することを含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】前記トランスポンタ・ユニットを導入
するステップは、前記センサ及び前記変調器ユニットを
配置したインプラント（１６０）の移植を含む、請求項
２３記載の方法。