JP2009034230A - 生体寸法周波数変換装置、生体寸法周波数変換方法、プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】効率良く無線で情報を送ることができる通信周波数を送信機と受信機とに設定することができる生体寸法周波数変換装置を提供する。
【解決手段】生体寸法周波数変換装置１は、身長を表わす身長データを入力する入力部２と、入力部２によって入力された身長データを、無線通信のための周波数を表わす周波数データに変換する変換部４と、変換部４により変換された周波数データによって表わされる周波数を、互いに無線で通信する送信機６及び受信機７に設定する設定部４とを備え、変換部３は、身長データと周波数データとを対応付けた変換テーブル５に基づいて、身長データを周波数データに変換する。
【選択図】図１

Description

本発明は、人間、動物または部材に埋め込まれ、または取り付けられる送信機と、この送信機から送信された無線信号を受信する受信機との間の無線通信のための周波数データを生成する装置、その方法、プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

カプセル型内視鏡、埋め込み型人工心臓、及び体内診断治療ロボット等の埋め込み型医療機器は、生体の体内に埋め込まれて体外の受信機との間で情報をリアルタイムで伝送する。このような埋め込み型医療機器の情報伝送方法の一つに、電磁波を利用して無線で情報伝送するものがある。

例えば、カプセル型内視鏡は、体内に飲み込まれ、内蔵した電池から供給される電力により、体内で撮像した体内画像データを、体外に設けられた受信機に無線で送信する。
特開平１１−３２９８２号公報（平成１１年（１９９９）２月９日公開） 特開２００１−２２４５５２号公報（平成１３年（２００１）８月２１日公開） 特開２００２−３４５７４３号公報（平成１４年（２００２）１２月３日公開） 特開２００４−３５７７９４号公報（平成１５年（２００３）６月２日公開）

このような埋め込み型医療機器で使用される無線情報伝送方式は、電磁波を媒体としているため、通信可能距離、情報伝送距離共に小さく、これらを改善するためには、使用する通信周波数帯において双方にトレードオフの問題が発生する。

また、伝送する情報量を高めるために通信周波数を大きくすると、電磁波の生体への吸収率が高まって透過特性が悪くなり、生体の透過特性を高めるために通信周波数を小さくすると、伝送する情報量が少なくなるという問題がある。また、透過しやすくするために、電磁波のパワーを大きくすると、消費電力が大きくなるという問題がある。

特に、カプセル型内視鏡は、電池切れにより、体内で動作が停止してしまうという問題があり、消費電力を低減して、電池により動作可能な時間を延ばすという要望が大きい。

本願発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、消費電力が小さく、効率良く無線で情報を送ることができる通信周波数を送信機と受信機とに設定することができる生体寸法周波数変換装置を提供することにある。

本発明に係る生体寸法周波数変換装置は、生体寸法を表わす生体寸法データを入力する入力手段と、前記入力手段によって入力された生体寸法データを、無線通信のための周波数を表わす周波数データに変換する変換手段とを備えることを特徴とする。

上記特徴によれば、無線通信のための周波数を生体寸法データに基づいて決定することができるので、生体そのものをアンテナとして用いることのできる周波数により無線通信をすることができ、最小電力で効率良く無線で情報を送ることができる。

本発明に係る生体寸法周波数変換装置では、前記生体寸法データは、生体の身長を表わす身長データを含み、前記変換手段は、前記身長データを、前記身長の４倍の長さの波長に対応する周波数を表わす周波数データに変換することが好ましい。

この構成によれば、生体の身長の高さが発振周波数の波長の四分の一と等しくなり、生体そのものにアンテナの働きをさせることができる。

本発明に係る生体寸法周波数変換装置では、前記生体寸法データは、生体の身長を表わす身長データを含み、前記変換手段は、前記身長データを座高データに変換し、前記座高データを前記座高の４倍の長さの波長に対応する周波数を表わす周波数データに変換することが好ましい。

この構成によれば、座っている生体にアンテナの働きをさせることができる。

本発明に係る生体寸法周波数変換装置では、前記変換手段は、前記生体寸法と前記周波数とを対応付けた変換テーブルに基づいて、前記生体寸法データを前記周波数データに変換することが好ましい。

この構成によれば、予め与えられた生体寸法と周波数との変換テーブルに基づいて、最適な周波数を生成することができる。

本発明に係る生体寸法周波数変換装置では、前記変換手段により変換された周波数データによって表わされる周波数を、互いに無線で通信する送信機及び受信機に設定する設定手段をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、送信機及び受信機は、変換手段により変換された周波数データによって表わされる周波数により、互いに無線で通信するので、送信機は、最小電力で効率良く無線で受信機に情報を送ることができる。

本発明に係る生体寸法周波数変換装置では、前記送信機は、埋め込み型医療機器を含み、前記生体寸法データは、前記埋め込み型医療機器を埋め込む患者の身長であることが好ましい。

この構成によれば、埋め込み型人工心臓、バイオセンサ、心臓ペースメーカ、ＤＢＳ用脳ペースメーカ、人工膀胱、人工膵臓、電気刺激装置、植え込み型除細動器は、最小電力で効率良く無線で受信機に情報を送ることができる。

本発明に係る生体寸法周波数変換装置では、前記埋め込み型医療機器は、カプセル型内視鏡を含み、前記生体寸法データは、前記カプセル型内視鏡を服用する患者の身長であることが好ましい。

この構成によれば、体内画像を、最小電力で効率良く無線で体外の受信機に送ることができる。

本発明に係る生体寸法周波数変換装置では、前記送信機は、前記生体の表面に装着されて前記受信機と通信することが好ましい。

この構成によれば、生体の表面に装着された送信機が、周囲の受信機と最小電力で効率良く通信することができる。

本発明に係る生体寸法周波数変換装置では、前記送信機は、人体に巻きつけられて前記人体の心電図を生成するための情報を前記受信機に送信することが好ましい。

この構成によれば、人体の心電図を生成するための情報を、最小電力で効率良く周囲の受信機に送信することができる。

本発明に係る生体寸法周波数変換装置では、前記送信機は、動物の表面に装着されて前記送信機の位置を示す位置情報を前記受信機に送信することが好ましい。

この構成によれば、動物の位置を示す位置情報を、最小電力で効率良く周囲の受信機に送信することができる。

本発明に係る生体寸法周波数変換方法は、生体寸法を表わす生体寸法データを入力し、前記入力された生体寸法データを、無線通信のための周波数を表わす周波数データに変換することを特徴とする。

この特徴によれば、無線通信のための周波数を生体寸法データに基づいて決定することができるので、生体そのものをアンテナとして用いることのできる周波数により無線通信をすることができ、最小電力で効率良く無線で情報を送ることができる。

本発明に係るプログラムは、コンピュータに、生体寸法を表わす生体寸法データを入力する手順と、前記入力された生体寸法データを、無線通信のための周波数を表わす周波数データに変換する手順とを実行させることを特徴とする。

本発明に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータに、生体寸法を表わす生体寸法データを入力する手順と、前記入力された生体寸法データを、無線通信のための周波数を表わす周波数データに変換する手順とを実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とする。

本発明に係る生体寸法周波数変換装置は、以上のように、入力手段によって入力された生体寸法データを、無線通信のための周波数を表わす周波数データに変換する変換手段を備えているので、生体そのものをアンテナとして用いることのできる周波数により無線通信をすることができ、最小電力で効率良く無線で情報を送ることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図１ないし図３５に基づいて説明すると以下の通りである。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る生体寸法周波数変換装置１の構成を示すブロック図である。生体寸法周波数変換装置１は、入力部２を備えている。入力部２は、身長を表わす身長データｈを入力して、変換部３に供給する。

変換部３は、入力部２から供給された身長データｈを、下記に示す計算式（式１）により、無線通信のための周波数を表わす周波数データｆに変換する。
ｆ＝（３×１０^８）／４ｈ …（式１）
ここで、
ｈ：身長データ（ｍ）
ｆ：周波数データ（Ｈｚ）
である。

この（式１）に従えば、身長データｈは、この身長の４倍の長さ４ｈの波長に対応する周波数を表わす周波数データｆに変換される。

変換部３によって変換された周波数データｆは、設定部４に供給される。設定部４は、変換部３から供給された周波数データｆを送信機６及び受信機７に設定する。送信機６及び受信機７は、設定部４によって設定された周波数データｆに相当する通信周波数により互いに無線通信する。

送信機６は、例えば、カプセル型内視鏡である。送信機６は、ＲＦタグであってもよい。

カプセル型内視鏡である送信機６は、カプセル型内視鏡を服用した患者の全身をアンテナとして受信機７と通信する。この場合、通信周波数データｆに対応する波長の４分の１の長さ（患者の身長）のアンテナで、送信機６と受信機７とが通信するので、最小電力で効率良く情報を送ることができる。

変換部３は、身長データと通信周波数とを対応付けた変換テーブル５に基づいて、身長データを周波数データに変換してもよい。図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、生体寸法周波数変換装置１の変換部３に設けられた変換テーブル５・５ａ・５ｂの例を示す図である。

図２（ａ）を参照すると、変換テーブル５は、各身長ｈに対する周波数ｆを用意している。各身長ｈ１、ｈ２、ｈ３、…、ｈＮは、上記（式１）に従って算出された周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、…、ｆＮに対応する。

図２（ｂ）を参照すると、変換テーブル５ａは、数ｃｍ刻みでグループ化された身長に対する周波数ｆを用意する。各周波数ｆは、対応する身長の範囲の平均である。１４０ｃｍ−１４９ｃｍの身長ｈ１に対しては、周波数ｆ１が準備されている。１５０ｃｍ−１５９ｃｍの身長ｈ２に対しては、周波数ｆ２が準備されている。１８０ｃｍ−１８９ｃｍの身長ｈＮに対しては、周波数ｆＮが準備されている。

図２（ｃ）を参照すると、変換テーブル５ｂは、変換テーブル５ａに追加して、座った場合の高さｈＮ’を予測して周波数ｆＮ’が用意されている。即ち、１４０ｃｍ−１４９ｃｍの身長ｈ１に対しては、座高ｈ１’が用意され、座った場合の周波数ｆ１’が用意されている。１５０ｃｍ−１５９ｃｍの身長ｈ２に対しては、座高ｈ２’が用意され、座った場合の周波数ｆ２’が用意されている。１８０ｃｍ−１８９ｃｍの身長ｈＮに対しては、座高ｈＮ’が用意され、座った場合の周波数ｆＮ’が用意されている。このように、変換テーブル５ｂによれば、座高に基づいて周波数を生成することができる。

図３は、生体寸法周波数変換装置１によって設定された送信機６及び受信機７の通信周波数を説明するための図である。伝送する情報量を高めるために通信周波数を大きくすると、電磁波の生体への吸収率が高まって透過特性が悪くなり、生体の透過特性を高めるために通信周波数を小さくすると、伝送する情報量が少なくなるというトレードオフの関係が存在する。

本発明者らは、体内に埋め込まれた埋め込み型医療機器である送信機６が、体外に配置された受信機７に、消費電力、温度情報、ｐＨ、体内動画、静止画等を表わすデータを送信するために適した通信周波数を検討した。具体的には、電磁界解析で透過特性を調べることにより検討した。

図４は、送信機及び受信機の通信周波数のための実験構成を示す図である。解析空間を説明する。底面がグラウンド面でありその他の５面が吸収壁から構成されている一辺４８０ｍｍの立方体の中に円柱状部材を入れ、円柱状部材に設けたアンテナの出力電圧Ｐを測定し、立方体の外部の地上２０００ｍｍの測定点で電界強度Ｅ２、磁界強度Ｈ２とを測定した。解析周波数は、５０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ、１５０ＭＨｚ、２００ＭＨｚ、２５０ＭＨｚ、３００ＭＨｚ、３５０ＭＨｚ、４００ＭＨｚ、５００ＭＨｚ、７００ＭＨｚ、及び１０００ＭＨｚ、とし、できるだけ高い周波数で検討した。

図５は、通信周波数のための実験の解析モデルを示す図である。円柱状の生体組織を模擬した部材は、標準モデル、拡大モデル及び縮小モデルの３種類を用意し、円柱の高さｈを変化させて解析した。円柱状部材に設けたアンテナ（仮想通信機器）の大きさは同一にした。

標準モデルは、直径３００ｍｍ、高さｈ＝４００ｍｍ、仮想通信機器取り付け高さ２００ｍｍである。拡大モデルは、直径３００ｍｍ、高さｈ＝６００ｍｍ、仮想通信機器取り付け高さ３００ｍｍである。縮小モデルは、直径３００ｍｍ、高さｈ＝２００ｍｍ、仮想通信機器取り付け高さ１００ｍｍである。

図６は、通信周波数のための実験の解析結果を示すグラフである。横軸は解析周波数を示し、縦軸は評価値ＧＥ（ｆ）である。評価値ＧＥ（ｆ）は、下記の式により表わされる。

評価値ＧＥ（ｆ）＝Ｅ２／Ｐ
曲線Ｃ１は、拡大モデルによる解析結果を示し、曲線Ｃ２は、標準モデルによる解析結果を示す。曲線Ｃ３は、縮小モデルによる解析結果を示す。図６から、評価値ＧＥ（ｆ）が最大となる周波数ｆｍａｘがモデルに応じて変化することが分かる。

図７は、上記解析結果（共振周波数）の妥当性を確認するための検証実験の構成を説明するための図である。この実験システムは、送信部と受信部とを備えている。送信部は、、容器１２を備えている。容器１２の中には、水が収納されており、水の中には、ビニール袋に覆われたＦＭ送信機１４が沈められている。この容器１２は、１ｍ×２ｍのアルミ板１５の上の一端に載置されている。

受信部は、アルミ板１５の他端に載置されたバイコニカルアンテナ１６（受信帯域：１００〜４５０ＭＨｚ）と、バイコニカルアンテナ１６に接続されたプリアンプ１７（ｈｐ８４４７Ｄ、２５ｄＢ増幅）と、プリアンプ１７に接続されたスペクトラムアナライザ１８（ＭＩＣＲＯＮＩＸ ＭＳＡ３３８）とを備えている。

図８は、上記通信周波数のための検証実験結果を示すグラフである。図９は、上記通信周波数のための検証実験における理論値と実測値とを示す図である。図８を参照すると、横軸は容器１２の水位ｈ（ｃｍ）を示しており、縦軸は送信部と受信部との間の無線通信に必要な正規化電力を示している。使用周波数帯は、８０ＭＨｚ、８８ＭＨｚ及び９６ＭＨｚの３パターンを使用し、アンテナ間距離ｄは、１８０ｃｍとした。水位ｈは、４０ｃｍ〜９５ｃｍの間で５ｃｍ毎に変化させた。図８に示すように、使用周波数帯が８０ＭＨｚである曲線Ｃ６では、水位９０ｃｍのときに正規化電力が最大になり、使用周波数帯が８８ＭＨｚである曲線Ｃ５では、水位８５ｃｍのときに正規化電力が最大になる。使用周波数帯が９６ＭＨｚである曲線Ｃ４では、水位７７．５ｃｍのときに正規化電力が最大になる。

使用周波数帯が８０ＭＨｚであるときのλ／４の理論値は、９３．８ｃｍであり、使用周波数帯が８８ＭＨｚであるときのλ／４の理論値は、８５．２ｃｍであり、使用周波数帯が９６ＭＨｚであるときのλ／４の理論値は、７８．１ｃｍであるので、図９に示すように、理論値とほぼ同一の水位で共振が発生することが確認された。

このように、通信周波数に対応する波長の４分の１の高さの水柱により送信したときに共振が発生するので、送信機を装着した生体の身長の４倍の長さの波長に対応する周波数により、当該送信機からデータを送信すれば、生体そのものをアンテナとして用いることができ、最小電力で効率良く無線で情報を送ることができることを本発明者らは見出した。

（実施の形態２）
図１０は、実施の形態２に係る生体寸法周波数変換装置１を説明するための図である。図１１は、実施の形態２に係る生体寸法周波数変換装置によって周波数が設定されるカプセル型内視鏡（Ｃａｐｓｕｌｅ Ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ：ＣＥＳ）を説明するための図である。

実施の形態２に係る生体寸法周波数変換装置では、カプセル型内視鏡を服用する患者の身長データ及び氏名が入力される。生体寸法周波数変換装置１は、身長ｈ＝波長λ／４より、または変換テーブルに基づいて、当該患者が服用するカプセル型内視鏡の通信周波数ｆを算出し、算出した通信周波数ｆと、当該カプセル型内視鏡を特定するＩＤとを出力する。算出した通信周波数ｆは、当該カプセル型内視鏡に設定される。

実施の形態２に係る生体寸法周波数変換装置１によれば、例えば、通信周波数ｆ１が設定された２個のカプセル型内視鏡９と、通信周波数ｆ２が設定された２個のカプセル型内視鏡９と、通信周波数ｆ３が設定された２個のカプセル型内視鏡９と、通信周波数ｆ４が設定された２個のカプセル型内視鏡９とを用意することができる。例えば、同じ通信周波数ｆ１が設定されたカプセル型内視鏡は、ＩＤ（例えば、ｆ１−００１、ｆ１−００２）によって分別することができる。そして、身長、氏名、通信周波数ｆ、及びカプセル型内視鏡のＩＤの４つの情報が管理用コンピュータに登録される。

図１２は、上記カプセル型内視鏡の動作を説明するための図である。図１３は、上記カプセル型内視鏡から送信されたデータの利用態様を説明するための図である。患者の身長に基づいた通信周波数ｆ１が設定され、ｆ１−００１というＩＤが付与されたカプセル型内視鏡９は、患者に服用され、患者の体内に到達する。体内に到達したカプセル型内視鏡９は、体外に設けられた受信機７に体内画像データを送信する。体内画像データは、患者の身長に基づいた通信周波数ｆ１により送信されるので、人体全身の共振により、小電力で遠くまで送信することができる。

このようにしてカプセル型内視鏡９から送信された体内画像データは、医師に表示され、提供される。体内画像データは、カプセル型内視鏡のＩＤにより登録されるため、過去のデータをいつでも取り出して検証し、比較することができる。

図１４は、上記カプセル型内視鏡から送信されたデータの他の利用態様を説明するための図である。患者の身長に基づいた通信周波数をカプセル型内視鏡に設定し、そのカプセル型内視鏡をＩＤで管理すると、２台のカプセル型内視鏡を飲む場合にも有効である。例えば、通信周波数ｆ１が設定され「００１」のＩＤが付与されたカプセル型内視鏡９と、通信周波数ｆ１が設定され「００２」のＩＤが付与されたカプセル型内視鏡９とを服用し、「００１」のＩＤが付与されたカプセル型内視鏡９が腸の撮像画像を送信し、「００２」のＩＤが付与されたカプセル型内視鏡９が胃の撮像画像を送信する場合でも、受信機７は、ＩＤで判別して双方のカプセル型内視鏡９からの送信データを受信することができるので、２台のカプセル型内視鏡により同時に胃と腸とを撮影することができる。

図１５は、カプセル型内視鏡９の構成を説明するための図である。カプセル型内視鏡９は、体内画像を撮像し、撮像した体内画像を体外の受信機に送信するための電力を供給する電池を備えている。このカプセル型内視鏡９は、これを服用する患者の身長に基づいて定められた患者の人体を透過しやすい通信周波数により、体内画像を体外の受信機に送信する。このため、データを小電力で送信することができ、これにより、カプセル型内視鏡９の電池の寸法を小さくすることができる。つまり、カプセル型内視鏡９自体を小型化することができる。

図１６は、変換テーブル５・５ａに基づいて通信周波数を設定されたカプセル型内視鏡を説明するための図である。変換テーブル５は、各身長ｈに対する周波数ｆを有している。各身長ｈ１、ｈ２、ｈ３、…、ｈＮは、上記（式１）に従った周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、…、ｆＮに対応する。各周波数は、それぞれ、ＩＤによって特定される複数個のカプセル型内視鏡９に設定され得る。

変換テーブル５ａは、数ｃｍ刻みでグループ化された身長に対する周波数ｆを有している。各周波数ｆは、対応する身長の範囲の平均である。これらの周波数も、それぞれ、ＩＤによって特定される複数個のカプセル型内視鏡９に設定され得る。変換テーブル５ａを用いて通信周波数をカプセル型内視鏡９に設定することにより、予め準備しておくカプセル型内視鏡の種類及び数を低減することができる。

本実施の形態に係る生体寸法周波数変換装置１によって通信周波数を設定されたカプセル型内視鏡９による無線通信では、カプセル型内視鏡９を服用した患者の体全体がアンテナとして働く。このため、患者の体内に到達したカプセル型内視鏡９は、患者の体全体という長いモノポールアンテナを取り付けたことになる。これにより、身長の４倍に相当する周波数の電磁波を用いて無線で通信することが可能になる。この身長の４倍に相当する周波数の電磁波は、比較的低い周波数であり、より遠方へ電波を送信することが可能になる。この結果、体外に配置する受信機の受電アンテナは、患者の体表面に装着しなくてもよく、人体から数ｍ離れた場所に配置しても受電可能になる。

図１７は、上記カプセル型内視鏡９に付与された識別符号（ＩＤ）と上記カプセル型内視鏡９に設定された通信周波数との関係を説明するための図である。従来技術の構成では、カプセル型内視鏡に付与されたＩＤによって、複数個のカプセル型内視鏡から送信された電波を区別していた。しかしながら、本実施の形態では、カプセル型内視鏡のＩＤと通信周波数との２つを用いて、複数個のカプセル型内視鏡から送信された電波を区別することができる。このため、カプセル型内視鏡の特定が混乱無く可能となり、さらに、ＩＤと通信周波数とを掛け合わせて用いることにより、識別数を増大させることもできる。

なお、カプセル型内視鏡を服用する患者は、人間に限定されない。動物に対しても本実施の形態を適用することができる。

（実施の形態３）
図１８は、実施の形態３に係る生体寸法周波数変換装置１ａを説明するための図である。図１９は、生体寸法周波数変換装置１ａによって通信周波数を設定される計測バンド１０を説明するための図である。

実施の形態３に係る生体寸法周波数変換装置では、計測バンド１０を装着する人物の身長データ及び氏名が入力される。生体寸法周波数変換装置１は、前述した（式１）より、または変換テーブルに基づいて、当該人物が装着する計測バンド１０の通信周波数ｆを算出し、算出した通信周波数ｆと、当該計測バンド１０を特定するＩＤとを出力する。算出した通信周波数ｆは、当該計測バンド１０に設定される。

実施の形態３に係る生体寸法周波数変換装置１ａによれば、例えば、通信周波数ｆ１が設定された２個の計測バンド１０と、通信周波数ｆ２が設定された２個の計測バンド１０と、通信周波数ｆ３が設定された２個の計測バンド１０と、通信周波数ｆ４が設定された２個の計測バンド１０とを用意することができる。例えば、同じ通信周波数ｆ１が設定された計測バンドは、ＩＤ（例えば、ｆ１−００１、ｆ１−００２）によって分別することができる。そして、身長、氏名、通信周波数ｆ、及び計測バンドのＩＤの４つの情報が管理用コンピュータに登録される。

図２０は、計測バンド１０の動作を説明するための図である。図２１（ａ）は、計測バンド１０の構成を説明するための図である。図２１（ｂ）は、心電図測定用バンド１０ａの構成を説明するための図である。図２２は、計測バンド１０の全体構成を説明するための図である。計測バンド１０は、体に巻き付けるためのゴムベルト１９を備えている。ゴムベルト１９には、筋電図を作成するためのデータを取得するために設けられた測定電極２０と、アース電極２１と、体温測定用の温度センサ３１とが設けられている。ゴムベルト１９は、体に計測バンドを固定することができる材料具であればよく、ゴムに限定されない。例えば、マジックテープ(登録商標)や伸縮性の布地等が利用できる。計測バンド１０は、体に巻き付けて心電図を作成するためのデータを送信する送信部２２に接続されている。送信部２２は、計測バンド１０に設けられた測定電極２０等の体表センサからデータを受け取って変調・増幅する変調・増幅回路と、変調・増幅回路からのデータを受信機７に送信する送信回路と、送信機からの出力を人体に伝達する人体接続用電極３２と、体に巻き付けるためのゴムベルト１９とを有している。ただし、送信部２２は、計測バンド１０の内部に組み込んで用いてもよい。

図２１（ｂ）を参照すると、計測バンド１０の替わりに心電図測定用バンド１０ａを設けてもよい。心電図測定用バンド１０ａは、体に巻き付けるためのゴムベルト１９ａを備えている。ゴムベルト１９ａには、平板状をした本体が設けられている。心電図測定用バンド１０ａは、心電図を測定するためにコードを介して本体にそれぞれ取り付けられた２個の測定電極２０ａと、コードを介して本体に取り付けられたアース電極２１ａと、体温を測定するためにコードを介して本体に取り付けられた温度センサ３１ａとを有している。なお、測定電極２０ａのうち１個と、アース電極２１ａと、温度センサ３１ａは、平板状をした本体の裏面に固定して取り付ける形状をとってもよい。

心電図計測用バンド１０ａは、図２２で示した計測バンド１０と同じように、送信部２２ａ（図２３）を組み合わせて用いる。送信部２２ａは、心電図計測バンド１０ａの外に取り付ける形状でも良いし、心電図計測バンド１０ａの平板状をした本体の中に組み込んで用いてもよい。

図２３は、計測バンド１０と受信機７との動作を説明するための図である。このように構成された計測バンド１０は、例えばランニング等のスポーツをする使用者の手首、足首または胴体に巻きつけられ、巻きつけられた計測バンド１０は、スポーツをする使用者の心電図情報、または体温情報を受信機７に送信する。

本実施の形態に係る計測バンド１０によれば、計測バンド１０を装着した人物の人体全身がアンテナとして働く。このため、従来技術の構成では必要であった外付けのアンテナが不要になる。従って、計測バンドを軽く小型にすることができ、スポーツ時等に邪魔にならない計測バンドを実現することができる。

本実施の形態に係る計測バンド１０は、小電力で心電図データを送信可能であるため、計測バンド内の電池を小型化することができる。これにより、計測バンド１０自体を小型・軽量化することが可能となる。このように小型・軽量化された計測バンドは、例えば、スポーツ時においては最適である。また、高齢者の健康診断時の負担も軽減される。

本実施の形態に係る計測バンド１０は、データをより遠方まで送信することができる。これは、本実施の形態に係る計測バンド１０は、全身をアンテナとして用いているため、従来のアンテナよりもアンテナ長が長くなり（１５０ｃｍ〜１７０ｃｍ）、従って、通信周波数は低くなり、より遠方まで電波が届くからである。

これにより、受信機７は、広範囲な領域に配置された複数の計測バンド１０からのデータを１台で受信することが可能となり、このため、受信機７の数を減らすことができ、好ましい。

本実施の形態に係る計測バンド１０は、スポーツ時のみならず、普段の生活の健康管理にも使用することができる。

従来までは、複数個の計測バンド１０からの送信電波を、計測バンド１０に付与されたＩＤによって区別していたが、本実施の形態に係る計測バンド１０では、ＩＤと周波数との２つを用いて、複数個の計測バンド１０からの送信電波を区別する。これにより、ＩＤと周波数の２つを組み合わせて用いれば、計測バンドを混乱無く特定できる。さらに、ＩＤと通信周波数とを掛け合わせて用いることにより、識別数を増大させることもできる。

（実施の形態４）
図２４は実施の形態４に係る生体寸法周波数変換装置の適用例を示す図であり、（ａ）は電動車椅子を示す図であり、（ｂ）は筋電マウスを示す図であり、（ｃ）は義手を示す図である。図２５は、実施の形態４に係る生体寸法周波数変換装置の適用例を示す図であり、演奏インターフェースを示す図である。図２６は、通信手段を説明するための図である。

本発明者らは、筋肉を動かすときに発生する筋電信号を利用して、操作されるバリアフリーロボット（機器）、例えば、図２４（ａ）に示される電動車椅子について特許出願をし（特開２００７−１４３８８６号公報）、図２４（ｂ）に示される筋電マウスについて特許出願をし（特開２００５−０１１０３７号公報）、図２４（ｃ）に示される義手について特許出願をし（特開２００４−１８０８１７号公報）、及び図２５に示される演奏インターフェースの発明について特許出願をしている（特願２００６−１３９６１３号）。このようなバリアフリーロボット（機器）に筋電信号を送信する無線機に対しても本発明を適用することができる。

図２７は、実施の形態４に係る生体寸法周波数変換装置１ｂの構成を示す図である。図２８は、生体寸法周波数変換装置１ｂによって通信周波数が設定される無線機２３を説明するための図である。

実施の形態４に係る生体寸法周波数変換装置１ｂでは、筋肉を動かすときに発生する筋電信号を送信する無線機２３を装着する操作者の身長データ及び氏名が入力される。生体寸法周波数変換装置１ｂは、前述した（式１）より、または変換テーブルに基づいて、当該操作者が装着する無線機２３の通信周波数ｆを算出し、算出した通信周波数ｆと、当該無線機２３を特定するＩＤとを出力する。算出した通信周波数ｆは、当該無線機２３に設定される。

実施の形態４に係る生体寸法周波数変換装置１ｂによれば、例えば、通信周波数ｆ１が設定された２個の無線機２３と、通信周波数ｆ２が設定された２個の無線機２３と、通信周波数ｆ３が設定された２個の無線機２３と、通信周波数ｆ４が設定された２個の無線機２３とを用意することができる。例えば、同じ通信周波数ｆ１が設定された無線機は、ＩＤ（例えば、ｆ１−００１、ｆ１−００２）によって分別することができる。そして、身長、氏名、通信周波数ｆ、及び無線機のＩＤの４つの情報が管理用コンピュータに登録される。

図２９は、無線機２３の動作を説明するための図である。図３０は、無線機２３の構成を説明するための図である。図３１は、無線機２３に設けられた体表センサ２４の構成を示す図である。無線機２３は、生体の体表に巻きつけられて筋肉を動かすときに発生する筋電信号を検出する体表センサ２４と、体表センサ２４によって検出された筋電信号を変調して増幅する変調・増幅回路２５と、変調・増幅回路２５によって変調・増幅された筋電信号を受信機に送信する送信機２６とを備えている。

体表センサ２４は、体に巻き付けるためのゴムベルト１９ｂを備えている。ゴムベルト１９ｂには、筋電信号を検出するために設けられた２個の測定電極２０ｂと、アース電極２１ｂと、体温測定用の温度センサ３１ｂとが設けられている。

このように構成された無線機２３は、例えば、電動車椅子、筋電マウス、義手、または演奏インターフェースを操作する操作者の手首に装着される。操作者の手首に装着された無線機２３は、操作者が筋肉を動かすときに発生する筋電信号を、操作者の身長に基づいて設定された通信周波数により、電動車椅子等に設けられた受信機に送信する。

本実施の形態に係る無線機２３によれば、無線機２３を装着した人物の人体全身がアンテナとして働く。このため、従来技術の構成では必要であった外付けのアンテナが不要になる。従って、無線機を軽く小型にすることができ、操作時等に邪魔にならない計測バンドを実現することができる。

本実施の形態に係る無線機２３は、小電力で筋電信号を送信可能であるため、無線機内の電池を小型化することができる。これにより、無線機２３自体を小型・軽量化することが可能となる。

（実施の形態５）
図３２は、実施の形態５に係る生体寸法周波数変換装置１ｃを説明するためのブロック図である。図３３は、生体寸法周波数変換装置１ｃによって通信周波数が設定される通信機器２７を説明するための図である。

実施の形態５に係る生体寸法周波数変換装置１ｃでは、動物の位置情報及び体内情報を送信する通信機器２７を装着する動物の身長データ及び名前が入力される。生体寸法周波数変換装置１ｃは、前述した（式１）より、または変換テーブルに基づいて、当該動物が装着する通信機器２７の通信周波数ｆを算出し、算出した通信周波数ｆと、当該通信機器２７を特定するＩＤとを出力する。算出した通信周波数ｆは、当該通信機器２７に設定される。

実施の形態５に係る生体寸法周波数変換装置１ｃによれば、例えば、通信周波数ｆ１が設定された２個の通信機器２７と、通信周波数ｆ２が設定された２個の通信機器２７と、通信周波数ｆ３が設定された２個の通信機器２７と、通信周波数ｆ４が設定された２個の通信機器２７とを用意することができる。例えば、同じ通信周波数ｆ１が設定された通信機器は、ＩＤ（例えば、ｆ１−００１、ｆ１−００２）によって分別することができる。そして、身長、氏名、通信周波数ｆ、及び無線機のＩＤの４つの情報が管理用コンピュータに登録される。

図３４は、通信機器２７の動作を説明するための図である。図３５は、通信機器２７の構成を説明するための図である。通信機器２７は、動物の体内情報を検出する体内センサ２８と、高周波信号を供給する電源３０と、体内センサ２８によって検出された体内情報を変調し、電源３０から供給された高周波信号に基づいて受信機７に送信する変調回路２９とを備えている。

このように構成された通信機器２７は、例えば、象の背中に装着される。象は身長がより高いため、この象に装着される通信機器２７の通信周波数ｆはより低く設定される。このため、長距離送信が可能となる。通信機器２７は、例えば、兎のような小動物に装着してもよい。兎は象よりも身長が低いため、兎に装着される通信機器２７の通信周波数ｆはより高く設定される。このため、兎に装着される通信機器２７は、短距離通信に適している。

図３６は、通信機器２７の利用態様を説明するための図である。通信機器２７を象、キリン等の動物に装着し、通信機器２７を装着した動物を所定の領域に放ち、この所定の領域に複数の受信機７を配置すると、これらの複数の受信機７の受信アンテナを用いて、通信機器２７を装着した動物の位置を管理することができる。また、動物の心電図、体温等の体内情報を把握し管理することができる。

本実施の形態に係る通信機器２７は、装着する動物の身長に基づいて設定された周波数により通信するので、省電力でデータを送信することができる。このため、トランスポンダ（通信機器）自体を小型・軽量化することが可能となる。動物への装着負担を軽減することができる。

本実施の形態に係る通信機器２７は、装着した動物の全身がアンテナとして働くため、より遠方へ電波を送信することが可能となる。また、全身をアンテナとすることは、通信機器２７に長いアンテナを取り付けたことと同等となり外付けアンテナは不要となる。従って、動物の体表面に通信機器２７を取り付ける場合は、通信機器２７をむしりとられることが少なくなる。これにより、ｃ／（４×身長）に相当する周波数の電磁波を効率良く送電することが可能となる。ここで、ｃは、光速（３×１０^８（ｋｍ／時間））である。

本実施の形態に係る通信機器に設定される通信周波数は、例えば、象等の身長の高い大きな動物ほど、低くなり、リス等の身長の低い小さな動物ほど高くなる。一般的に、大きい動物ほど広い範囲を移動すると考えられるため、通信距離を長くすることが好ましい。動物園等においても、檻のサイズが大きい動物ほど大きい。

本実施の形態では、大きい動物ほど通信周波数が低く、遠方へ電波を伝送することが可能であるため、動物の移動範囲に適した通信を行うことができ、好ましい。

なお、本実施の形態では、動物に通信機器を取り付ける例を示したが、本発明はこれに限定されない。本実施の形態に係る通信機器は、動物以外の物体に取り付けても良く、例えば、スキー板の管理、商品の管理に対しても本発明を適用することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、人間、動物または部材に埋め込まれ、または取り付けられる送信機と、この送信機から送信された無線信号を受信する受信機との間の無線通信のための周波数データを生成する装置、その方法、プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に適用することができる。

実施の形態１に係る生体寸法周波数変換装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記生体寸法周波数変換装置に設けられた変換テーブルの例を示す図である。 上記生体寸法周波数変換装置によって設定された送信機及び受信機の通信周波数を説明するための図である。 上記送信機及び受信機の通信周波数のための実験構成を示す図である。 上記通信周波数のための実験の解析モデルを示す図である。 上記通信周波数のための実験の解析結果を示すグラフである。 上記通信周波数のための検証実験の構成を説明するための図である。 上記通信周波数のための検証実験結果を示すグラフである。 上記通信周波数のための検証実験における理論値と実測値とを示す図である。 実施の形態２に係る生体寸法周波数変換装置を説明するための図である。 実施の形態２に係る生体寸法周波数変換装置によって周波数が設定されるカプセル型内視鏡を説明するための図である。 上記カプセル型内視鏡の動作を説明するための図である。 上記カプセル型内視鏡から送信されたデータの利用態様を説明するための図である。 上記カプセル型内視鏡から送信されたデータの他の利用態様を説明するための図である。 上記カプセル型内視鏡の構成を説明するための図である。 変換テーブルに基づいて通信周波数を設定されたカプセル型内視鏡を説明するための図である。 上記カプセル型内視鏡に付与された識別符号と上記カプセル型内視鏡に設定された通信周波数との関係を説明するための図である。 実施の形態３に係る生体寸法周波数変換装置を説明するための図である。 上記生体寸法周波数変換装置によって通信周波数を設定される計測バンドを説明するための図である。 上記計測バンドの動作を説明するための図である。 （ａ）は上記計測バンドの構成を説明するための図であり、（ｂ）は心電図測定用バンドの構成を説明するための図である。 上記計測バンドの全体構成を説明するための図である。 上記計測バンドと受信機との動作を説明するための図である。 実施の形態４に係る生体寸法周波数変換装置の適用例を示す図であり、（ａ）は電動車椅子を示す図であり、（ｂ）は筋電マウスを示す図であり、（ｃ）は義手を示す図である。 実施の形態４に係る生体寸法周波数変換装置の適用例を示す図であり、演奏インターフェースを示す図である。 通信手段を説明するための図である。 上記生体寸法周波数変換装置の構成を示す図である。 上記生体寸法周波数変換装置によって通信周波数が設定される無線機を説明するための図である。 上記無線機の動作を説明するための図である。 上記無線機の構成を説明するための図である。 上記無線機に設けられた体表センサの構成を示す図である。 実施の形態５に係る生体寸法周波数変換装置を説明するためのブロック図である。 上記生体寸法周波数変換装置によって通信周波数が設定される通信機器を説明するための図である。 上記通信機器の動作を説明するための図である。 上記通信機器の構成を説明するための図である。 上記通信機器の利用態様を説明するための図である。

符号の説明

１ 生体寸法周波数変換装置
２ 入力部
３ 変換部
４ 設定部
５ 変換テーブル
６ 送信機
７ 受信機
９ カプセル型内視鏡
１０ 計測バンド
１０ａ 心電図測定用バンド
１１ 通信機器
１２ 容器
１３ ＦＭ送信機
１４ ビニール袋
１５ アルミ板
１６ バイコニカルアンテナ
１７ プリアンプ
１８ スペクトラムアナライザ
１９ ゴムベルト
２０ 測定電極
２１ アース電極
２２ 送信部
２２ａ 送信部
２３ 無線機
２４ 体表センサ
２５ 変調・増幅回路
２６ 送信機
２７ 通信機器
２８ 体内センサ
２９ 変調回路
３０ 発振回路
３１ 温度センサ
３２ 人体接続用電極

Claims (13)

1. 生体寸法を表わす生体寸法データを入力する入力手段と、
   前記入力手段によって入力された生体寸法データを、無線通信のための周波数を表わす周波数データに変換する変換手段とを備えることを特徴とする生体寸法周波数変換装置。
2. 前記生体寸法データは、生体の身長を表わす身長データを含み、
   前記変換手段は、前記身長データを、前記身長の４倍の長さの波長に対応する周波数を表わす周波数データに変換する請求項１記載の生体寸法周波数変換装置。
3. 前記生体寸法データは、生体の身長を表わす身長データを含み、
   前記変換手段は、前記身長データを座高データに変換し、前記座高データを前記座高の４倍の長さの波長に対応する周波数を表わす周波数データに変換する請求項１記載の生体寸法周波数変換装置。
4. 前記変換手段は、前記生体寸法と前記周波数とを対応付けた変換テーブルに基づいて、前記生体寸法データを前記周波数データに変換する請求項１記載の生体寸法周波数変換装置。
5. 前記変換手段により変換された周波数データによって表わされる周波数を、互いに無線で通信する送信機及び受信機に設定する設定手段をさらに備える請求項１記載の生体寸法周波数変換装置。
6. 前記送信機は、埋め込み型医療機器を含み、
   前記生体寸法データは、前記埋め込み型医療機器を埋め込む患者の身長である請求項５記載の生体寸法周波数変換装置。
7. 前記埋め込み型医療機器は、カプセル型内視鏡を含み、
   前記生体寸法データは、前記カプセル型内視鏡を服用する患者の身長である請求項６記載の生体寸法周波数変換装置。
8. 前記送信機は、前記生体の表面に装着されて前記受信機と通信する請求項５記載の生体寸法周波数変換装置。
9. 前記送信機は、人体に巻きつけられて前記人体の心電図を生成するための情報を前記受信機に送信する請求項５記載の生体寸法周波数変換装置。
10. 前記送信機は、動物の表面に装着されて前記送信機の位置を示す位置情報を前記受信機に送信する請求項５記載の生体寸法周波数変換装置。
11. 生体寸法を表わす生体寸法データを入力し、
    前記入力された生体寸法データを、無線通信のための周波数を表わす周波数データに変換することを特徴とする生体寸法周波数変換方法。
12. コンピュータに、
    生体寸法を表わす生体寸法データを入力する手順と、
    前記入力された生体寸法データを、無線通信のための周波数を表わす周波数データに変換する手順とを実行させることを特徴とするプログラム。
13. コンピュータに、
    生体寸法を表わす生体寸法データを入力する手順と、
    前記入力された生体寸法データを、無線通信のための周波数を表わす周波数データに変換する手順とを実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。