JP2006166958A - In vivo medical device - Google Patents

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直樹 松原
Hiroyuki Uejima
博幸 上島
Yutaka Saito
裕 斎藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an in vivo medial device which improves the communication performance by extending the communication range along with the longer life of the battery by restricting the transmission power of the wireless circuits in the communication with a wireless communication devices outside the living body. <P>SOLUTION: In the in vivo medial device (heart rhythm managing device) 100 for medical care which is implanted in vivo or inserted into the celom to detect the biomedical information, a magnetic field mode antenna element (loop element) 101 with a less worsened efficiency in vivo as compared with the electric field mode antenna element is provided for the communication with the wireless communication devices outside the living body. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、生体内に植え込み、または体腔内に挿入して、生体情報の検出、医療を行うための生体内医療装置に関するものであり、特に、生体外無線通信装置へ生体情報などを送信、または生体外無線通信装置から生体内医療装置を制御するデータなどを受信するための、すなわち生体外無線通信装置と通信するための生体内医療装置のアンテナに関するものである。   The present invention relates to an in-vivo medical device that is implanted in a living body or inserted into a body cavity to detect biological information and perform medical treatment, and in particular, transmits biological information and the like to an in vitro wireless communication device, Alternatively, the present invention relates to an antenna of an in-vivo medical device for receiving data for controlling the in-vivo medical device from the in-vitro wireless communication device, that is, for communicating with the in-vitro wireless communication device.

従来、この種の生体内医療装置としては、例えば、特許文献1に記載されているようなものがあった。図8は特許文献1に記載された従来の生体内医療装置としての、ペースメーカ、植込み型除細動器などの心臓律動管理装置を示している。図8において、心臓律動管理装置801は、手術によって人体1に植え込まれ、心臓2内で感知された心臓2の電気的活動を監視するとともに、心臓2の電気的活動に異常を検出した場合に心臓2の律動を正すために心臓2に対して図示外のパルスジェネレータから電気刺激信号を与える2本のリード線802、803を備え、リード線802、803を生体外無線通信装置804との通信のためのダイポールアンテナとして動作させる構成であった。   Conventionally, as this kind of in-vivo medical device, there existed what was described in patent document 1, for example. FIG. 8 shows a cardiac rhythm management device such as a pacemaker or an implantable defibrillator as a conventional in-vivo medical device described in Patent Document 1. In FIG. 8, the cardiac rhythm management device 801 is implanted in the human body 1 by surgery, monitors the electrical activity of the heart 2 sensed in the heart 2, and detects an abnormality in the electrical activity of the heart 2. In order to correct the rhythm of the heart 2, two lead wires 802 and 803 are provided for applying an electrical stimulation signal to the heart 2 from a pulse generator (not shown). The lead wires 802 and 803 are connected to the in vitro wireless communication device 804. It was the structure operated as a dipole antenna for communication.

この構成により、生体外無線通信装置804との通信のためだけに新たにアンテナ素子を追加する必要がなく、心臓律動情報などの生体情報を送信することができ、心臓2内で感知された心臓2の電気的活動の図、すなわち電位図(Electrogram、略称はEGM)を生体外無線通信装置804において得ることができる。ここで電位図は、皮膚表面で感知された心臓の電気的活動の図である心電図ECG(Electrocardiogram)とは異なる。一方、生体外無線通信装置804からプログラムデータを受信して心臓律動管理装置801のプログラムを書き換えることもできる。   With this configuration, it is not necessary to add a new antenna element only for communication with the in vitro wireless communication device 804, and biological information such as cardiac rhythm information can be transmitted, and the heart sensed within the heart 2 A diagram of two electrical activities, ie an electrogram (abbreviated as EGM), can be obtained in the in vitro wireless communication device 804. Here, the electrogram is different from an electrocardiogram ECG (Electrocardiogram) which is a diagram of the electrical activity of the heart sensed on the skin surface. On the other hand, the program of the cardiac rhythm management device 801 can be rewritten by receiving program data from the in vitro wireless communication device 804.

また、例えば、特許文献2に記載されているようなものがあった。図9は、特許文献2に記載された従来の生体内医療装置としての、カプセル型内視鏡を示している。図9において、カプセル型内視鏡901は、その内部に図示外の撮像素子、撮像用光源、無線回路、生体外無線通信装置902との通信のためのアンテナ素子を備える構成であった。   Further, for example, there is one described in Patent Document 2. FIG. 9 shows a capsule endoscope as a conventional in-vivo medical device described in Patent Document 2. In FIG. 9, the capsule endoscope 901 is configured to include an imaging element, an imaging light source, a wireless circuit, and an antenna element for communication with the in vitro wireless communication device 902 that are not shown in the figure.

この構成により、カプセル型内視鏡901を患者に飲み込んでもらうことによって、食道3、胃4や図示外の腸の内壁を撮像し、画像データとして生体外無線通信装置902へ送信し、生体外無線通信装置902の表示装置903で画像を得ることができ、生体外無線通信装置902からカプセル型内視鏡901の動作や撮像機能を制御して、所望する対象物を鮮明に撮像することができる。また、従来の胃カメラのようにカメラヘッド部と外部装置との接続に必要であったケーブルが不要となるため、カメラヘッド部および接続ケーブルを体腔内で前進および後退させる必要がなくなり、患者の苦痛を解消できる。
特開平4−218171号公報(第1図) 特開2003−135389号公報(第1図)
With this configuration, when the capsule endoscope 901 is swallowed by the patient, the esophagus 3, the stomach 4 and the inner wall of the intestine not shown are imaged and transmitted to the in vitro wireless communication device 902 as image data. An image can be obtained with the display device 903 of the wireless communication device 902, and the operation and imaging function of the capsule endoscope 901 can be controlled from the in-vitro wireless communication device 902 to clearly capture a desired object. it can. Further, since the cable necessary for connecting the camera head unit and the external device as in the conventional gastrocamera is unnecessary, it is not necessary to advance and retract the camera head unit and the connection cable in the body cavity. It can eliminate pain.
Japanese Patent Laid-Open No. 4-218171 (FIG. 1) JP 2003-135389 A (FIG. 1)

しかしながら、特許文献1に記載されている心臓律動管理装置801のダイポールアンテナ802、803は、電界モードアンテナ素子であり、比誘電率が40乃至60程度の損失性誘電体である生体内に置いた場合、自由空間に対してアンテナ素子の電気長が短縮され、例えば胸部表面から2cmの深さに植え込んだ場合5分の1程度に短縮され、共振周波数が大きく変化するという課題、言い換えれば、自由空間と生体内で適当な整合回路が異なるという課題があった。また、自由空間と生体内でそれぞれ無線回路との整合が取られた状態であっても、生体内では効率が自由空間に比べて20dB程度劣化するという課題があった。このため、および生体外無線通信装置804のアンテナ素子805を人体1に極近接させる、あるいは、心臓律動管理装置801や、生体外無線通信装置804内の、無線回路の送信電力を高める必要があった。   However, the dipole antennas 802 and 803 of the cardiac rhythm management device 801 described in Patent Document 1 are electric field mode antenna elements and are placed in a living body which is a lossy dielectric having a relative dielectric constant of about 40 to 60. In this case, the electrical length of the antenna element with respect to the free space is shortened, for example, when it is implanted at a depth of 2 cm from the chest surface, it is shortened to about one fifth, and the resonance frequency greatly changes. There was a problem that appropriate matching circuits were different between the space and the living body. Further, even when the free space and the living body are matched with the wireless circuit, there is a problem that the efficiency is deteriorated by about 20 dB in the living body as compared with the free space. For this reason, it is necessary to bring the antenna element 805 of the in vitro wireless communication device 804 in close proximity to the human body 1 or to increase the transmission power of the wireless circuit in the heart rhythm management device 801 or the in vitro wireless communication device 804. It was.

また、特許文献2に記載されているカプセル型内視鏡901ではアンテナの構成が明記されていない。特許文献1と同様の電界モードアンテナ素子の場合、生体内での効率劣化が顕著で、生体外無線通信装置902および生体外無線通信装置902のアンテナ素子904を人体1に極近接させる必要があった。   Further, in the capsule endoscope 901 described in Patent Document 2, the configuration of the antenna is not specified. In the case of the electric field mode antenna element similar to Patent Document 1, the in-vivo efficiency degradation is remarkable, and the in-vitro wireless communication device 902 and the in-vitro wireless communication device 902 antenna element 904 need to be in close proximity to the human body 1. It was.

本発明は、上記課題を解決するために、生体内医療装置において無線回路とのインピーダンス整合が容易で、かつ高いアンテナ効率が得られるため、生体外無線通信装置との通信に際し、無線回路の送信電力を抑えて電池の寿命を長くするとともに、通信距離を延ばし、通信性能を向上する生体内医療装置を提供することができる。   In order to solve the above-described problems, the present invention facilitates impedance matching with a radio circuit in an in-vivo medical device and provides high antenna efficiency. It is possible to provide an in-vivo medical device that suppresses electric power and extends the life of a battery, extends a communication distance, and improves communication performance.

前記従来の課題を解決するため、本発明の生体内医療装置は、生体内に植え込み、または体腔内に挿入して、生体情報の検出、医療を行うための生体内医療装置であって、生体外無線通信装置との通信のために磁界モードアンテナ素子を備える。   In order to solve the above-described conventional problems, an in-vivo medical device according to the present invention is an in-vivo medical device that is implanted in a living body or inserted into a body cavity to detect biological information and perform medical treatment. A magnetic field mode antenna element is provided for communication with an external wireless communication device.

この構成によって、生体内医療装置において無線回路とのインピーダンス整合が容易で、かつ高いアンテナ効率が得られるため、生体外無線通信装置との通信に際し、無線回路の送信電力を抑えて電池の寿命を長くするとともに、通信距離を延ばし、通信性能を向上することができる。   With this configuration, impedance matching with the radio circuit is easy in the in-vivo medical device and high antenna efficiency can be obtained. Therefore, when communicating with the in-vitro radio communication device, the transmission power of the radio circuit is suppressed and the battery life is shortened. The communication distance can be increased and the communication performance can be improved.

また、前記磁界モードアンテナ素子としてループ素子を備えるよう、構成してもよい。   Moreover, you may comprise so that a loop element may be provided as said magnetic field mode antenna element.

また、前記磁界モードアンテナ素子としてスロット素子を備えるよう、構成してもよい。   Moreover, you may comprise so that a slot element may be provided as said magnetic field mode antenna element.

また、心臓律動情報検出手段を備え、前記心臓律動情報検出手段が異常を検出した場合に心臓に対して電気刺激信号を与える心臓刺激手段を備え、前記心臓律動情報検出手段が検出した心臓律動情報を前記生体外無線通信装置に送信する通信手段を備えるよう、構成してもよい。   The cardiac rhythm information detected by the cardiac rhythm information detecting means is further provided with cardiac stimulation means for providing an electrical stimulation signal to the heart when the cardiac rhythm information detecting means detects an abnormality. May be configured to include communication means for transmitting to the in vitro wireless communication device.

また、体腔内を撮像する撮像手段を備え、前記撮像手段によって撮像した体腔内の映像を前記生体外無線通信装置に送信する通信手段を備えるよう、構成してもよい。   Moreover, you may comprise so that the imaging means which images the inside of a body cavity is provided, and the communication means which transmits the image | video in the body cavity imaged by the said imaging means to the said in vitro radio | wireless communication apparatus.

以上のように、本発明の生体内医療装置によれば、生体外無線通信装置との通信に際し、無線回路の送信電力を抑えて電池の寿命を長くするとともに、通信距離を延ばし、通信性能を向上する生体内医療装置を提供することができる。   As described above, according to the in-vivo medical device of the present invention, when communicating with an in-vitro wireless communication device, the transmission power of the wireless circuit is suppressed, the battery life is extended, the communication distance is extended, and the communication performance is improved. An improved in-vivo medical device can be provided.

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1、図2は、本発明の実施の形態1における生体内医療装置としての心臓律動管理装置100の斜視図および平面図である。図3は、心臓律動管理装置100を人体1に植え込んだ状態を示す図である。以下の説明では、図8と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 1)
1 and 2 are a perspective view and a plan view of a cardiac rhythm management device 100 as an in-vivo medical device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which the heart rhythm management device 100 is implanted in the human body 1. In the following description, the same components as those in FIG.

図1において、心臓律動管理装置100から延びるリード線109は、心臓2内で感知された心臓2の電気的活動を監視するとともに、心臓2の電気的活動に異常を検出した場合に心臓2の律動を正すために心臓2に対して図示外のパルスジェネレータから電気刺激信号を与えるものである。ループ素子101は生体外無線通信装置804との間でデータを送受信するアンテナとして動作するものであり、心臓律動管理装置100の端に沿って配置される。   In FIG. 1, a lead 109 extending from the cardiac rhythm management device 100 monitors the electrical activity of the heart 2 sensed in the heart 2, and when an abnormality is detected in the electrical activity of the heart 2. In order to correct the rhythm, an electrical stimulation signal is given to the heart 2 from a pulse generator (not shown). The loop element 101 operates as an antenna that transmits / receives data to / from the in vitro wireless communication device 804 and is disposed along the end of the heart rhythm management device 100.

ループ素子101の一端102は接地部で無線回路106が実装された回路基板107上の接地電位となるグランドパターンに接続される。ループ素子101の他端103には同調回路(コンデンサ)104が接続され、共振周波数は401MHzから406MHzに設定される。ループ素子101の接地点102から所定の間隔(例えば10mm程度)だけ離れた位置に給電部105が設置されている。これによってループ素子101のインピーダンスをタップダウンすることにより給電部105のインピーダンスが例えば、50オームとなるように設定している。   One end 102 of the loop element 101 is connected to a ground pattern serving as a ground potential on the circuit board 107 on which the wireless circuit 106 is mounted at the ground portion. A tuning circuit (capacitor) 104 is connected to the other end 103 of the loop element 101, and the resonance frequency is set from 401 MHz to 406 MHz. A power feeding unit 105 is installed at a position away from the ground point 102 of the loop element 101 by a predetermined interval (for example, about 10 mm). Thus, the impedance of the power feeding unit 105 is set to 50 ohms, for example, by tapping down the impedance of the loop element 101.

次に、図2を用いてループ素子101の構成について詳細に説明する。ループ素子101は、例えば、長さL1が50mm、高さL2が5mm、素子幅L3が5mmで折り返された板厚1mmの導体板で構成される。ループ素子101の接地部(図示せず)と同調回路接続部(図示せず)の間隔L4は5mm程度に設定される。また、ループ素子101は、回路基板107との間隔L5が2mmに設定されて固定される。このとき、ループ素子101のループ開口面は、回路基板107に対して直交することになる。回路基板107には一般にグランドパターンが全面に配置されており、したがって、ループ素子101のループ開口面はグランドパターンすなわち接地面に対して直交することになる。ループ素子101は、401MHzから406MHzにおいては、ループ長が10分の1波長程度の微小ループアンテナ素子、磁界モードアンテナ素子として動作し、その動作周波数帯域は比較的狭くなる。例えば、帯域幅は400MHzにおいて10MHz程度と比帯域で2%程度となる。   Next, the configuration of the loop element 101 will be described in detail with reference to FIG. The loop element 101 is formed of, for example, a conductor plate having a thickness of 1 mm that is folded back with a length L1 of 50 mm, a height L2 of 5 mm, and an element width L3 of 5 mm. The distance L4 between the grounding portion (not shown) of the loop element 101 and the tuning circuit connecting portion (not shown) is set to about 5 mm. The loop element 101 is fixed with a distance L5 between the circuit board 107 set to 2 mm. At this time, the loop opening surface of the loop element 101 is orthogonal to the circuit board 107. In general, a ground pattern is disposed on the entire surface of the circuit board 107. Therefore, the loop opening surface of the loop element 101 is orthogonal to the ground pattern, that is, the ground plane. The loop element 101 operates as a minute loop antenna element having a loop length of about 1/10 wavelength or a magnetic field mode antenna element from 401 MHz to 406 MHz, and its operating frequency band is relatively narrow. For example, the bandwidth is about 10 MHz at 400 MHz and about 2% in the specific band.

次に、図3を用いて以上のように構成された心臓律動管理装置100を人体1に植え込んだ状態について説明する。回路基板(図示せず)は胸部表面と略平行であり、ループ素子101の開口面は胸部表面と略垂直となる。ループ素子101を覆う人体組織の比透磁率は1であり、磁界モードアンテナ素子であるループ素子101では自由空間と比べて共振周波数の変化はほとんどない。また、効率の劣化は自由空間に比べて10dB程度であり、電界モードアンテナ素子では20dB程度劣化することに対してはるかに小さい。   Next, a state in which the heart rhythm management device 100 configured as described above is implanted in the human body 1 will be described with reference to FIG. A circuit board (not shown) is substantially parallel to the chest surface, and the opening surface of the loop element 101 is substantially perpendicular to the chest surface. The relative permeability of the human tissue covering the loop element 101 is 1, and the resonance frequency of the loop element 101 which is a magnetic field mode antenna element hardly changes compared to the free space. In addition, the degradation of efficiency is about 10 dB compared to free space, and is much smaller than the degradation of about 20 dB in the electric field mode antenna element.

例えば図4に示すように、磁界モードアンテナ素子としてループ素子101を備えた心臓律動管理装置100と生体外無線通信装置804との通信性能を確保する上で、生体外無線通信装置804を人体1に近接する必要がない。心臓律動管理装置100を植え込んだ患者1が病院のベッド401に横たわった状態で、別室に生体外無線通信装置804を設置することもでき、生体外無線通信装置804を頻繁に移動する必要がなくなり、患者の負担も軽減できる。   For example, as shown in FIG. 4, in order to ensure the communication performance between the cardiac rhythm management device 100 including the loop element 101 as the magnetic field mode antenna element and the in vitro wireless communication device 804, the in vitro wireless communication device 804 is connected to the human body 1. There is no need to be close to. The in-vitro wireless communication device 804 can be installed in a separate room while the patient 1 in which the heart rhythm management device 100 is implanted is lying on the hospital bed 401, and the in-vitro wireless communication device 804 need not be frequently moved. The patient's burden can be reduced.

上記のように、生体内に植え込み、生体情報の検出、医療を行うための生体内医療装置において、生体外無線通信装置と通信するために磁界モードアンテナ素子としてのループ素子を備えることにより、無線回路とのインピーダンス整合が容易で、かつ高いアンテナ効率が得られるため、生体外無線通信装置との通信に際し、無線回路の送信電力を抑えて電池の寿命を長くするとともに、通信距離を延ばし、通信性能を向上することができる。   As described above, in an in-vivo medical device for implanting in-vivo, detecting bio-information, and performing medical care, by providing a loop element as a magnetic field mode antenna element for communicating with an in-vitro wireless communication device, wireless Impedance matching with the circuit is easy and high antenna efficiency can be obtained, so when communicating with in vitro wireless communication devices, the transmission power of the wireless circuit is suppressed to extend the battery life, extend the communication distance, and communicate The performance can be improved.

なお、磁界モードアンテナ素子はループ素子に限るものではなく、スロット素子など磁界モードで動作するアンテナであればよい。   The magnetic field mode antenna element is not limited to the loop element, and may be any antenna that operates in the magnetic field mode, such as a slot element.

また、心臓律動管理装置100の筐体(図示せず)が例えばチタンなどの導電性金属の場合は、導電性金属筐体を利用してループ素子またはスロット素子を構成してもよい。   Further, when the housing (not shown) of the heart rhythm management device 100 is a conductive metal such as titanium, the loop element or the slot element may be configured using the conductive metal housing.

また、不平衡給電の場合について述べたが、平衡給電としても同様の効果が得られる。   Further, although the case of unbalanced power supply has been described, the same effect can be obtained as balanced power supply.

また、人体1に植え込んだ状態においてループ開口面が胸部表面と略垂直になるように配置した場合について述べたが、ループ開口面は胸部表面と略平行に配置してもよく、この場合はループ開口面を回路基板(図示せず)のグランドパターンで覆わないことが望ましい。さらには生体外無線通信装置のアンテナの特性に応じてループ開口面の向きを設定することが望ましい。   In addition, the case where the loop opening surface is arranged so as to be substantially perpendicular to the chest surface in the state of being implanted in the human body 1 has been described. However, the loop opening surface may be arranged substantially parallel to the chest surface. It is desirable not to cover the opening surface with a ground pattern of a circuit board (not shown). Furthermore, it is desirable to set the direction of the loop opening surface in accordance with the characteristics of the antenna of the in vitro wireless communication device.

また、生体内医療装置として心臓律動管理装置100の場合について述べたが、生体情報としては心臓の律動情報に限らず、例えば血圧、脈拍、体温、血中飽和酸素濃度や筋肉の弛緩情報などであってもよく、医療としても心臓2の律動を調整するために心臓2に対して電気刺激信号を与えることのみに限らない。   Further, although the case of the cardiac rhythm management device 100 as an in-vivo medical device has been described, the biological information is not limited to heart rhythm information, but includes, for example, blood pressure, pulse, body temperature, blood saturated oxygen concentration, muscle relaxation information, and the like. The medical treatment is not limited to providing an electrical stimulation signal to the heart 2 in order to adjust the rhythm of the heart 2.

また、生体内医療装置と生体外無線通信装置との間で送受信される情報としては、生体情報の他に、例えば、生体外無線通信装置から生体内医療装置の動作を制御するための制御情報、患者を識別するための個人情報や患者の診断情報がある。   Moreover, as information transmitted / received between the in vivo medical device and the in vitro wireless communication device, in addition to the biological information, for example, control information for controlling the operation of the in vivo medical device from the in vitro wireless communication device There is personal information to identify the patient and diagnostic information of the patient.

また、生体として人体1の場合について述べたが、例えば家畜の管理などにも応用可能である。   Moreover, although the case of the human body 1 as a living body was described, it can be applied to, for example, management of livestock.

(実施の形態2)
図5、図6は、本発明の実施の形態2における生体内医療装置としての心臓律動管理装置500の展開斜視図および平面図である。以下の説明では、上述の図と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 2)
5 and 6 are an exploded perspective view and a plan view of a heart rhythm management device 500 as an in-vivo medical device according to Embodiment 2 of the present invention. In the following description, the same reference numerals are used for the same components as those in the above-described drawings, and the description is omitted.

図5において、スロット素子501は生体外無線通信装置804(図4に示す)との間でデータを送受信するアンテナとして動作するものであり、例えばチタンなどの導電性金属筐体509の一平面509(a)に設けられる。   In FIG. 5, a slot element 501 operates as an antenna that transmits and receives data to and from an in vitro wireless communication device 804 (shown in FIG. 4). For example, a flat surface 509 of a conductive metal casing 509 such as titanium. Provided in (a).

次に、図5、図6を用いてスロット素子501の構成について詳細に説明する。スロット素子501は、長さL6が50mm、幅L7が2mmのスロットで構成される。心臓律動管理装置500を組み立てた状態において、回路基板508とスロット素子501との距離L8は5mm程度に設定されて固定される。スロット素子501において、長手方向(L6)の中点に、回路基板508上の同調回路(コンデンサ)502が同調回路接続部503、504の接続ピンを介して接続され、また、同調回路接続部503および504から所定の間隔L9(例えば10mm程度)だけ離れた位置に、接地ピン505を介して、無線回路507が実装された回路基板508上の設置電位となるグランドパターンに接続され、同様に給電ピン506を介して無線回路507に接続される。接続ピン503、504、接地ピン505および給電ピン506は弾性を有する導電性金属であり、心臓律動管理装置500を組み立てることでスロット素子501の各部との電気的な接続が確保される。これによって給電部506のインピーダンスが例えば50オームとなるように設定している。スロット素子501は、401MHzから406MHzにおいては、スロット長が10分の1波長以下の微小スロットアンテナ素子、磁界モードアンテナ素子として動作し、その動作周波数帯域は比較的狭くなる。   Next, the configuration of the slot element 501 will be described in detail with reference to FIGS. The slot element 501 is constituted by a slot having a length L6 of 50 mm and a width L7 of 2 mm. In a state where the heart rhythm management device 500 is assembled, the distance L8 between the circuit board 508 and the slot element 501 is set to about 5 mm and fixed. In the slot element 501, a tuning circuit (capacitor) 502 on the circuit board 508 is connected to a midpoint in the longitudinal direction (L6) via connection pins of the tuning circuit connections 503 and 504, and the tuning circuit connection 503. Are connected to a ground pattern serving as an installation potential on the circuit board 508 on which the wireless circuit 507 is mounted via a ground pin 505 at a position separated from the terminals 504 by a predetermined distance L9 (for example, about 10 mm). The wireless circuit 507 is connected through the pin 506. The connection pins 503 and 504, the ground pin 505, and the power supply pin 506 are elastic conductive metals, and electrical connection with each part of the slot element 501 is ensured by assembling the heart rhythm management device 500. Accordingly, the impedance of the power feeding unit 506 is set to be, for example, 50 ohms. The slot element 501 operates as a minute slot antenna element or magnetic field mode antenna element having a slot length of 1/10 wavelength or less from 401 MHz to 406 MHz, and its operating frequency band is relatively narrow.

以上のように構成された心臓律動管理装置500を人体1に植え込んだ状態は図3と同様であり、磁界モードアンテナ素子であるスロット素子501では自由空間と比べて共振周波数の変化はほとんどない。また、効率の劣化は自由空間に比べて10dB程度であり、電界モードアンテナ素子では20dB程度劣化することに対してはるかに小さい。したがって、磁界モードアンテナ素子としてスロット素子501を備えた心臓律動管理装置500と生体外無線通信装置804との通信性能を確保する上で、生体外無線通信装置804を人体1に近接する必要がない。例えば図4と同様に、心臓律動管理装置500を植え込んだ患者1が病院のベッド401に横たわった状態で、別室に生体外無線通信装置804を設置することもでき、生体外無線通信装置804を頻繁に移動する必要がなくなり、患者の負担も軽減できる。   The state in which the heart rhythm management device 500 configured as described above is implanted in the human body 1 is the same as that in FIG. 3, and the slot element 501 that is a magnetic field mode antenna element has almost no change in the resonance frequency compared to free space. In addition, the degradation of efficiency is about 10 dB compared to free space, and is much smaller than the degradation of about 20 dB in the electric field mode antenna element. Therefore, in order to secure the communication performance between the cardiac rhythm management device 500 including the slot element 501 as the magnetic field mode antenna element and the in vitro wireless communication device 804, the in vitro wireless communication device 804 does not need to be close to the human body 1. . For example, as in FIG. 4, the in vitro wireless communication device 804 can be installed in a separate room in a state where the patient 1 who has implanted the cardiac rhythm management device 500 lies on the hospital bed 401. It is not necessary to move frequently and the burden on the patient can be reduced.

上記のように、生体内に植え込み、生体情報の検出、医療を行うための生体内医療装置において、生体外無線通信装置と通信するために磁界モードアンテナ素子としてのスロット素子を備えることにより、無線回路とのインピーダンス整合が容易で、かつ高いアンテナ効率が得られるため、生体外無線通信装置との通信に際し、無線回路の送信電力を抑えて電池の寿命を長くするとともに、通信距離を延ばし、通信性能を向上することができる。   As described above, in an in vivo medical device for implanting in vivo, detecting biological information, and performing medical care, by providing a slot element as a magnetic field mode antenna element for communicating with an in vitro wireless communication device, wireless Impedance matching with the circuit is easy and high antenna efficiency can be obtained, so when communicating with in vitro wireless communication devices, the transmission power of the wireless circuit is suppressed to extend the battery life, extend the communication distance, and communicate The performance can be improved.

なお、スロット素子501への給電は不平衡に限るものではなく、平衡給電としても同様の効果が得られる。   The power supply to the slot element 501 is not limited to unbalance, and the same effect can be obtained as balanced power supply.

また、導電性金属筐体509の一平面509(a)とその他の面は電気的に接続して直流的には同電位、すなわち接地電位としてもよいが、接続しない場合であっても同様の効果が得られる。   Further, one plane 509 (a) of the conductive metal casing 509 and the other surface may be electrically connected to have the same potential in terms of direct current, that is, the ground potential. An effect is obtained.

また、導電性金属筐体においてどの面にスロットを形成するかは、人体1に植え込む向きに応じて、また、生体外無線通信装置のアンテナの特性に応じて設定することが望ましい。   In addition, it is desirable to set the surface on which the slot is formed in the conductive metal housing according to the direction of implantation in the human body 1 and according to the characteristics of the antenna of the in vitro wireless communication device.

(実施の形態3)
図7は、本発明の実施の形態2における生体内医療装置としてのカプセル型内視鏡700の平面図である。以下の説明では、図9と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a plan view of a capsule endoscope 700 as an in-vivo medical device according to Embodiment 2 of the present invention. In the following description, the same components as those in FIG.

図7において、カプセル型内視鏡700に内蔵される撮像装置708は、カプセル型内視鏡700を患者に飲み込んでもらうことによって、食道3、胃4(図9に示す)や図示外の腸の内壁を撮像するものである。ループ素子701は生体外無線通信装置902との間でデータを送受信するアンテナとして動作するものであり、カプセル型内視鏡700の外周に沿って配置される。   In FIG. 7, the imaging device 708 built in the capsule endoscope 700 allows the patient to swallow the capsule endoscope 700, thereby causing the esophagus 3, the stomach 4 (shown in FIG. 9), and an intestine not shown. The inner wall is imaged. The loop element 701 operates as an antenna that transmits and receives data to and from the in vitro wireless communication device 902, and is disposed along the outer periphery of the capsule endoscope 700.

ループ素子701は前述のループ素子101と同様の構成であり、ループ素子701の一端702は接地部で無線回路706が実装された回路基板707上の接地電位となるグランドパターンに接続される。ループ素子701の他端(同調回路接続部)703には同調回路(コンデンサ)704が接続され、共振周波数は401MHzから406MHzに設定される。同調回路704は回路基板707上に実装すればよい。ループ素子701の接地点702から所定の間隔だけ離れた位置に給電部705が設置されている。これによってループ素子701のインピーダンスをタップダウンすることにより給電部705のインピーダンスが例えば、50オームとなるように設定している。ループ素子701のループ長は、前述のループ素子101の半分程度であり、401MHzから406MHzにおいては、ループ長が10分の1波長以下の微小ループアンテナ素子、磁界モードアンテナ素子として動作する。   The loop element 701 has the same configuration as the loop element 101 described above, and one end 702 of the loop element 701 is connected to a ground pattern serving as a ground potential on the circuit board 707 on which the wireless circuit 706 is mounted in the ground portion. A tuning circuit (capacitor) 704 is connected to the other end (tuning circuit connection portion) 703 of the loop element 701, and the resonance frequency is set from 401 MHz to 406 MHz. The tuning circuit 704 may be mounted on the circuit board 707. A power feeding unit 705 is installed at a position away from the ground point 702 of the loop element 701 by a predetermined interval. Accordingly, the impedance of the power feeding unit 705 is set to, for example, 50 ohms by tapping down the impedance of the loop element 701. The loop length of the loop element 701 is about half that of the loop element 101 described above, and operates from 401 MHz to 406 MHz as a minute loop antenna element or magnetic field mode antenna element having a loop length of 1/10 wavelength or less.

以上のように構成されたカプセル型内視鏡700を患者に飲み込んでもらうことによって体腔内に挿入した状態について説明する。ループ素子701を覆う人体組織の比透磁率は1であり、磁界モードアンテナ素子であるループ素子701では自由空間と比べて共振周波数の変化はほとんどない。また、効率の劣化は自由空間に比べて10dB程度であり、電界モードアンテナ素子に対してはるかに小さい。したがって、磁界モードアンテナ素子としてループ素子701を備えたカプセル型内視鏡700と生体外無線通信装置902との通信性能を確保する上で、生体外無線通信装置902を人体1に近接する必要がない。例えば図4と同様に、カプセル型内視鏡700を飲み込んだ患者1が病院のベッド401に横たわった状態で、別室に生体外無線通信装置804を設置することもでき、生体外無線通信装置902を頻繁に移動する必要がなくなり、患者の負担も軽減できる。   A state where the capsule endoscope 700 configured as described above is inserted into the body cavity by swallowing the patient will be described. The relative permeability of the human tissue covering the loop element 701 is 1, and the resonance frequency of the loop element 701 that is a magnetic field mode antenna element hardly changes compared to the free space. Moreover, the degradation of efficiency is about 10 dB compared with free space, and is much smaller than an electric field mode antenna element. Therefore, in order to ensure the communication performance between the capsule endoscope 700 including the loop element 701 as a magnetic field mode antenna element and the in vitro wireless communication device 902, it is necessary to bring the in vitro wireless communication device 902 close to the human body 1. Absent. For example, as in FIG. 4, the in vitro wireless communication device 804 can be installed in a separate room while the patient 1 swallowing the capsule endoscope 700 lies on the hospital bed 401, and the in vitro wireless communication device 902 It is not necessary to move frequently, and the burden on the patient can be reduced.

上記のように、体腔内に挿入して、生体情報の検出、医療を行うための生体内医療装置において、生体外無線通信装置と通信するために磁界モードアンテナ素子を備えることにより、無線回路とのインピーダンス整合が容易で、かつ高いアンテナ効率が得られるため、生体外無線通信装置との通信に際し、無線回路の送信電力を抑えて電池の寿命を長くするとともに、通信距離を延ばし、通信性能を向上することができる。   As described above, an in-vivo medical device that is inserted into a body cavity to detect biological information and perform medical treatment, includes a magnetic field mode antenna element for communicating with an in-vitro wireless communication device, and Impedance matching and high antenna efficiency can be obtained, so when communicating with in-vitro wireless communication devices, the transmission power of the wireless circuit is suppressed, the battery life is extended, the communication distance is extended, and the communication performance is improved. Can be improved.

なお、磁界モードアンテナ素子はループ素子に限るものではなく、スロット素子など磁界モードで動作するアンテナであればよい。   The magnetic field mode antenna element is not limited to the loop element, and may be any antenna that operates in the magnetic field mode, such as a slot element.

また、カプセル型内視鏡700の筐体709が例えばチタンなどの導電性金属の場合は、導電性金属筐体を利用してループ素子またはスロット素子を構成してもよい。   Further, when the casing 709 of the capsule endoscope 700 is a conductive metal such as titanium, a loop element or a slot element may be configured using the conductive metal casing.

また、不平衡給電の場合について述べたが、平衡給電としても同様の効果が得られる。   Further, although the case of unbalanced power supply has been described, the same effect can be obtained as balanced power supply.

また、カプセル型内視鏡700の内部において、広いループ開口面積が得られるようにループ開口面の向きを設定することが高いアンテナ効率を得る点で望ましい。   In addition, it is desirable to set the direction of the loop opening surface in the capsule endoscope 700 so as to obtain a wide loop opening area from the viewpoint of obtaining high antenna efficiency.

本発明にかかる磁界モードアンテナ素子を備えた生体内医療装置は、生体外無線通信装置との通信に際し、無線回路の送信電力を抑えて電池の寿命を長くするとともに、通信距離を延ばし、通信性能を向上することができるので、ペースメーカ、植込み型除細動器などの心臓律動管理装置や、カプセル型内視鏡等の用途に有用である。   The in-vivo medical device provided with the magnetic field mode antenna element according to the present invention suppresses the transmission power of the wireless circuit and extends the battery life and extends the communication distance when communicating with the in-vitro wireless communication device. Therefore, it is useful for cardiac rhythm management devices such as pacemakers and implantable cardioverter defibrillators and capsule endoscopes.

本発明の実施の形態1における生体内医療装置(心臓律動管理装置)の斜視図The perspective view of the in-vivo medical device (heart rhythm management device) in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における生体内医療装置(心臓律動管理装置)の平面図The top view of the in-vivo medical device (heart rhythm management apparatus) in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における生体内医療装置(心臓律動管理装置)を人体に植え込んだ状態を示す図The figure which shows the state which implanted the in-vivo medical device (heart rhythm management apparatus) in Embodiment 1 of this invention in the human body. 本発明の実施の形態1における生体内医療装置(心臓律動管理装置)を植え込んだ人体と生体外無線通信装置との位置関係を示す図The figure which shows the positional relationship of the human body which implanted the in-vivo medical device (heart rhythm management apparatus) in Embodiment 1 of this invention, and an in vitro radio | wireless communication apparatus. 本発明の実施の形態2における生体内医療装置(心臓律動管理装置)の展開斜視図FIG. 3 is an exploded perspective view of an in-vivo medical device (heart rhythm management device) according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施の形態2における生体内医療装置(心臓律動管理装置)の平面図The top view of the in-vivo medical device (heart rhythm management apparatus) in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態3における生体内医療装置(カプセル型内視鏡)の平面図The top view of the in-vivo medical device (capsule type endoscope) in Embodiment 3 of this invention 従来の生体内医療装置(心臓律動管理装置)の概略図Schematic diagram of a conventional in-vivo medical device (heart rhythm management device) 従来の生体内医療装置(カプセル型内視鏡)の概略図Schematic diagram of a conventional in-vivo medical device (capsule endoscope)

符号の説明Explanation of symbols

1 人体
2 心臓
3 食道
4 胃
100,500 心臓律動管理装置
101,701,801 ループ素子
102,702 ループ素子の接地部
103,703 ループ素子の同調回路接続部
104,502,704 同調回路(コンデンサ)
105,705 ループ素子の給電部
106,507,706 無線回路
107,508,707 回路基板
108,709 筐体
109,802,803 リード線
501 スロット素子
503,504 スロット素子の同調回路接続部
505 スロット素子の接地部
506 スロット素子の給電部
509 導電性金属筐体
700,901 カプセル型内視鏡
708 撮像装置
804,902 生体外無線通信装置
903 表示装置
1 human body 2 heart 3 esophagus 4 stomach 100,500 heart rhythm management device 101,701,801 loop element 102,702 loop element grounding section 103,703 loop element tuning circuit connection 104,502,704 tuning circuit (capacitor)
105, 705 Loop element power supply unit 106, 507, 706 Radio circuit 107, 508, 707 Circuit board 108, 709 Case 109, 802, 803 Lead wire 501 Slot element 503, 504 Slot element tuning circuit connection section 505 Slot element Grounding part 506 Slot power feeding part 509 Conductive metal casing 700, 901 Capsule type endoscope 708 Imaging device 804, 902 In vitro wireless communication device 903 Display device

Claims (5)

生体内に植え込み、または体腔内に挿入して、生体情報の検出、医療を行うための生体内医療装置であって、生体外無線通信装置との通信のために磁界モードアンテナ素子を備えたことを特徴とする生体内医療装置。 An in-vivo medical device that is implanted into a living body or inserted into a body cavity to detect biological information and perform medical treatment, and includes a magnetic field mode antenna element for communication with an in-vitro wireless communication device An in-vivo medical device. 前記磁界モードアンテナ素子としてループ素子を備えたことを特徴とする請求項1記載の生体内医療装置。 The in-vivo medical device according to claim 1, further comprising a loop element as the magnetic field mode antenna element. 前記磁界モードアンテナ素子としてスロット素子を備えたことを特徴とする請求項1記載の生体内医療装置。 The in-vivo medical device according to claim 1, further comprising a slot element as the magnetic field mode antenna element. 心臓律動情報検出手段を備え、前記心臓律動情報検出手段が異常を検出した場合に心臓に対して電気刺激信号を与える心臓刺激手段を備え、前記心臓律動情報検出手段が検出した心臓律動情報を前記生体外無線通信装置に送信する通信手段を備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の生体内医療装置。 Cardiac rhythm information detection means, and cardiac stimulation means for providing an electrical stimulation signal to the heart when the cardiac rhythm information detection means detects an abnormality, and the cardiac rhythm information detected by the cardiac rhythm information detection means The in-vivo medical device according to any one of claims 1 to 3, further comprising communication means for transmitting to the in-vitro wireless communication device. 体腔内を撮像する撮像手段を備え、前記撮像手段によって撮像した体腔内の映像を前記生体外無線通信装置に送信する通信手段を備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の生体内医療装置。 4. The apparatus according to claim 1, further comprising: an imaging unit configured to image a body cavity, and a communication unit configured to transmit an image of the body cavity captured by the imaging unit to the in vitro wireless communication device. In vivo medical device.
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