JP3298153B2 - Micromachine communication device - Google Patents

Micromachine communication device

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JP3298153B2
JP3298153B2 JP16076592A JP16076592A JP3298153B2 JP 3298153 B2 JP3298153 B2 JP 3298153B2 JP 16076592 A JP16076592 A JP 16076592A JP 16076592 A JP16076592 A JP 16076592A JP 3298153 B2 JP3298153 B2 JP 3298153B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロマシンに関す
るものであり、特に生体応用分野におけるマイクロマシ
ンの通信装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micromachine, and more particularly to a communication device for a micromachine in a biological application field.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロマシンの高度化に伴い、マイク
ロマシンを生体内部に導入して直接患部を処置する医療
用マイクロロボットとしての応用研究が進められてい
る。前記医療用マイクロロボットとしてマイクロマシン
を駆動し制御するためには、マイクロマシンと外部との
間で信号の授受を行なう通信手段が必要である。従来、
前記通信手段として直接的な配線を用いる方法がとられ
ている。配線として例えば、微細径の金属ワイヤーや基
板上の平面状配線が使用され、該配線の一端をマイクロ
マシンに接続し、他の一端を外部通信装置に接続してい
る。
2. Description of the Related Art With the advancement of micromachines, application research as medical microrobots for directly treating affected parts by introducing the micromachines into living bodies has been advanced. In order to drive and control the micromachine as the medical microrobot, communication means for exchanging signals between the micromachine and the outside is required. Conventionally,
A method using direct wiring is used as the communication means. For example, a fine metal wire or a planar wiring on a substrate is used as the wiring, and one end of the wiring is connected to a micromachine, and the other end is connected to an external communication device.

【0003】以下に、内視鏡を例として従来のマイクロ
マシンの説明を行う。図3は、従来のマイクロマシンを
用いた内視鏡の使用図、図4は従来のマイクロマシンを
用いた内視鏡の断面図、図5は従来のマイクロマシンを
用いた内視鏡の構造図である。図において、60は処置
部、61は内視鏡、62はレーザー装置、63は光源、
64はイメージファイバ表示装置、65はリモートマニ
ピュレータ、66はレーザー用光ファイバ、67はライ
トガイド、68はイメージガイド、69はマイクロマニ
ピュレータ、70はチューブ、71はマイクロアクチュ
エータである。
[0003] A conventional micromachine will be described below using an endoscope as an example. 3 is a use view of an endoscope using a conventional micromachine, FIG. 4 is a cross-sectional view of an endoscope using a conventional micromachine, and FIG. 5 is a structural diagram of an endoscope using a conventional micromachine. . In the figure, 60 is a treatment unit, 61 is an endoscope, 62 is a laser device, 63 is a light source,
64 is an image fiber display device, 65 is a remote manipulator, 66 is an optical fiber for laser, 67 is a light guide, 68 is an image guide, 69 is a micromanipulator, 70 is a tube, and 71 is a microactuator.

【0004】内視鏡61は、例えば 心筋梗塞などの治
療に末梢動脈から挿入されて処置部60に到達し使用さ
れる。内視鏡61は、チューブ70内にレーザー用光フ
ァイバ66、ライトガイド67、イメージガイド68、
及びマイクロマニピュレータ69を有し、その先端にお
いて外部に露出している。一方、内視鏡61の他端には
レーザー装置62、光源63、イメージファイバ表示装
置64及びリモートマニピュレータ65が設置され、そ
れぞれレーザー装置62にはレーザー用光ファイバ66
が接続され、光源63にはライトガイド67が接続さ
れ、イメージファイバ表示装置64にはイメージガイド
68が接続され、またリモートマニピュレータ65には
マイクロマニピュレータ69が接続されている。
[0004] The endoscope 61 is inserted from a peripheral artery and reaches the treatment section 60 for treatment of, for example, myocardial infarction and used. The endoscope 61 includes a laser optical fiber 66, a light guide 67, an image guide 68,
And a micromanipulator 69, the tip of which is exposed to the outside. On the other hand, at the other end of the endoscope 61, a laser device 62, a light source 63, an image fiber display device 64, and a remote manipulator 65 are installed.
, A light guide 67 is connected to the light source 63, an image guide 68 is connected to the image fiber display device 64, and a micromanipulator 69 is connected to the remote manipulator 65.

【0005】前記構成の内視鏡において、光源63から
の照明光はライトガイド67を介して処置部60を照ら
し、その像はイメージガイド68を介してイメージファ
イバ表示装置64に画像として映し出される。治療に際
しては、前記イメージファイバ表示装置64の画像を見
ながら、レーザー装置62から送られるレーザー光をレ
ーザー用光ファイバ66を介して処置部60に照射した
り、また、リモートマニピュレータ65を操作し、配線
やリンク機構を介してマイクロマニピュレータ69を駆
動するものである。
In the endoscope having the above-described structure, the illuminating light from the light source 63 illuminates the treatment section 60 via the light guide 67, and the image is projected on the image fiber display device 64 via the image guide 68. At the time of treatment, while viewing the image of the image fiber display device 64, the treatment unit 60 is irradiated with laser light transmitted from the laser device 62 via the laser optical fiber 66, or the remote manipulator 65 is operated. The micromanipulator 69 is driven via wiring and a link mechanism.

【0006】また、前記チューブ70を血管内などの狭
い場所において操作するために、チューブ70自体にマ
イクロアクチュエータ71が取り付けられ、外部装置か
ら配線を介して制御信号やリンク機構を介して制御及び
駆動が行われる。したがって、従来のマイクロマシンを
用いた内視鏡においては、マイクロマシンの操作及び駆
動のための制御信号の授受は、外部と接続されたリンク
機構や微細径の金属ワイヤーや基板上の平面状配線によ
る信号用配線によって行なわれている。また、マイクロ
マシンからの測定信号の外部への取り出しも、外部と接
続された微細径の金属ワイヤーや基板上の平面状配線に
よる信号用配線によって行なわれている。
In order to operate the tube 70 in a narrow place such as in a blood vessel, a microactuator 71 is attached to the tube 70 itself, and is controlled and driven through a control signal or a link mechanism from an external device through a wiring. Is performed. Therefore, in an endoscope using a conventional micromachine, control signals for operating and driving the micromachine are transmitted and received by a link mechanism connected to the outside, a fine metal wire, or a flat wiring on a substrate. It is performed by the wiring for use. In addition, the measurement signal from the micromachine is taken out to the outside by a fine metal wire connected to the outside or a signal wiring by a planar wiring on a substrate.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来の前記マイクロマシンにおいては、以下の問題点を
有している。 (1)前記従来のマイクロマシンにおいては、その駆動
されるマイクロマシンの動作可能な範囲は配線によって
制限を受ける。
However, the above-described conventional micromachine has the following problems. (1) In the conventional micromachine, the operable range of the driven micromachine is limited by wiring.

【0008】つまり、従来のマイクロマシンは制御用あ
るいは測定用に用いる配線によって直接外部の装置と接
続されているため、マイクロマシンの到達距離や到達可
能位置は配線の長さや配線の経路によって制限される。
例えば、内視鏡などはチューブ内の配線によって通信を
行っているため、先端部の動くことのできる範囲はチュ
ーブが導入できる範囲までである。 (2)また、多機能のマイクロマシンを駆動するために
は各機能に対応して多数の信号配線やリンク機構が必要
となり、機構が複雑となる。 (3)また、いわゆる紐なしが基本の構成である様なマ
イクロマシンにおいては、外部と直接接続している配線
の排斥とともに計測系とのフィードバックの確保は必須
の要件である。
That is, since the conventional micromachine is directly connected to an external device by a wiring used for control or measurement, the reach distance and reachable position of the micromachine are limited by the length of the wiring and the route of the wiring.
For example, since an endoscope or the like performs communication by wiring in a tube, the range in which the distal end can move is the range in which the tube can be introduced. (2) Further, in order to drive a multifunctional micromachine, a large number of signal wirings and link mechanisms are required corresponding to each function, and the mechanism becomes complicated. (3) Further, in a micromachine having a so-called string-less basic configuration, it is essential to ensure the feedback to the measurement system as well as the elimination of the wiring directly connected to the outside.

【0009】例えば、埋め込み治療器や、消化管やその
他の管腔臓器内において測定、診断、治療を行なう体外
用マイクロマシンピルや組織内、血管内、体腔内に留置
して体内の情報を伝送し治療を行なう体内用マイクロマ
シンピル等、比較的長期間停留させてデータを測定する
マイクロマシンにおいては、外部と直接接続している配
線は排斥しなければならないが、計測系とのフィードバ
ックのために送信系は不可欠なものである。 (4)また、マイクロマシンの制御用あるいは測定用信
号の伝送として電波による無線方式を用いる場合には、
混信による誤動作を起こす恐れがある。
For example, an implantable therapeutic device, an extracorporeal micromachine pill for measuring, diagnosing, and treating in the digestive tract and other luminal organs, and indwelling in tissues, blood vessels, and body cavities to transmit information inside the body. In a micromachine that measures data while staying for a relatively long period of time, such as an internal micromachine pill that performs treatment, wiring that is directly connected to the outside must be excluded, but the transmission system is used for feedback with the measurement system. Is essential. (4) When a radio system using radio waves is used to transmit a signal for controlling or measuring a micromachine,
There is a risk of malfunction due to interference.

【0010】つまり、前記(1)の配線によるマイクロ
マシンの動作可能範囲の制約を排除する手段として一般
に電波による無線方式が考えられる。しかし、電波の場
合、混信による誤動作の問題が生じる。医療用機器など
の重要な応用分野において誤動作は許されない。本発明
は上記の問題点を除去し、マイクロマシンをいわゆる紐
なしとして、外部と直接接続している配線をなくすとと
もに、混信のない信頼性の高い送信系を確保したマイク
ロマシンの通信装置を提供することを目的とする。
That is, as a means for removing the restriction on the operable range of the micromachine by the wiring described in the above (1), a radio system using radio waves can be generally considered. However, in the case of radio waves, a problem of malfunction due to interference occurs. Malfunctions are not allowed in important application fields such as medical equipment. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and to provide a communication device for a micromachine in which a so-called stringless micromachine is used, a wiring directly connected to the outside is eliminated, and a highly reliable transmission system without interference is provided. With the goal.

【0011】また、マイクロマシンと外部装置との間に
おいて、双方向通信や多重化通信も可能とするマイクロ
マシンの通信装置を提供することを目的とする。
It is another object of the present invention to provide a communication device of a micromachine which enables bidirectional communication and multiplex communication between the micromachine and an external device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】 本発明は、上記の問題
点を克服するために、まず、マイクロマシンと外部との
通信を行なう通信装置を、マイクロマシン外に設置され
る外部通信装置とマイクロマシン内に設置される内部通
信装置とによって構成し、前記通信装置間の通信手段と
して600nmから1800nmまでの可視光及び近赤外光を使用
する。
Means for Solving the Problems In order to overcome the above-mentioned problems, the present invention first provides a communication device for performing communication between a micromachine and the outside in an external communication device installed outside the micromachine and inside the micromachine. It comprises an internal communication device to be installed, and uses visible light and near-infrared light from 600 nm to 1800 nm as communication means between the communication devices.

【0013】発光源としては、例えばGaAs系やIn
P系の化合物半導体を利用したレーザーダイオード(L
D)や発光ダイオード(LED)を用いることができ、
また受光器にはSiやInGaAsなどを用いたフォト
ダイオードを用いることができる。
As a light emitting source, for example, GaAs or In
Laser diode using P-based compound semiconductor (L
D) and light emitting diodes (LEDs)
Further, a photodiode using Si, InGaAs, or the like can be used for the light receiver.

【0014】[0014]

【作用】本発明によれば、マイクロマシンと外部との通
信を行なう通信装置の通信手段として可視光あるいは近
赤外光を用いた光通信を使用するので、従来のように配
線を必要としない。また、発光源として異なる波長の光
を使用し、受光器の感度特性を波長によって異なるもの
を用いることによって、電波による通信で問題となる混
信の問題を容易に除去することができる。
According to the present invention, optical communication using visible light or near-infrared light is used as a communication means of a communication device for performing communication between the micromachine and the outside, so that wiring is not required unlike the related art. In addition, by using light of different wavelengths as light emitting sources and using light receiving devices having different sensitivity characteristics depending on wavelengths, it is possible to easily eliminate the problem of interference which is a problem in communication by radio waves.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しな
がら詳細に説明する。図1は本発明のマイクロマシン通
信装置の構成図である。図1において、1は外部通信装
置、2は制御信号源、3は発光源、4は光学系、5は光
ビーム、11は内部通信装置、12は信号処理回路、1
3は受光器、14は光学系、21はマイクロマシン本
体、22はアクチュエータ、23は推進機、31は薬剤
射出器、32はバルブ、33は薬剤タンク、34は捕捉
・処置器、35はセンサ、36は検体採取装置である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a micromachine communication device of the present invention. In FIG. 1, 1 is an external communication device, 2 is a control signal source, 3 is a light source, 4 is an optical system, 5 is a light beam, 11 is an internal communication device, 12 is a signal processing circuit,
3 is an optical receiver, 14 is an optical system, 21 is a micromachine main body, 22 is an actuator, 23 is a propulsion device, 31 is a medicine ejector, 32 is a valve, 33 is a medicine tank, 34 is a capture / treatment device, 35 is a sensor, 36 is a sample collection device.

【0016】本発明のマイクロマシン通信機は、外部通
信装置1と内部通信装置11とによって構成される。外
部通信装置1は体外に置かれるものであり、制御信号源
2によって発光の制御がされる発光源3からの光を光学
系4を介して光ビーム5として、体内のマイクロマシン
本体21に向けて照射される。したがって、制御信号は
光を媒体として伝送される。
The micromachine communication device of the present invention comprises an external communication device 1 and an internal communication device 11. The external communication device 1 is placed outside the body, and the light from the light emitting source 3, whose light emission is controlled by the control signal source 2, is directed as a light beam 5 through the optical system 4 toward the micromachine body 21 inside the body. Irradiated. Therefore, the control signal is transmitted using light as a medium.

【0017】一方、内部通信装置11はマイクロマシン
本体21内に設置されるものであり、外部通信装置1か
ら照射される光ビーム5を光学系14及び受光器13に
よって受光し、該受光信号を信号処理回路12において
電気信号に変換するものである。そして、前記内部通信
装置11の信号処理回路12からの信号は、マイクロマ
シン本体21の制御を行なう。
On the other hand, the internal communication device 11 is provided in the main body 21 of the micromachine. The internal communication device 11 receives the light beam 5 emitted from the external communication device 1 by the optical system 14 and the light receiving device 13 and converts the received light signal into a signal. The signal is converted into an electric signal in the processing circuit 12. The signal from the signal processing circuit 12 of the internal communication device 11 controls the micromachine body 21.

【0018】マイクロマシン本体21は、前記内部通信
装置11の他に例えば以下のような医療機器としての構
成を有している。マイクロマシン本体21の移動はアク
チュエータ22によって駆動される推進機23によって
行なわれる。推進機23としては、例えば鞭毛モータな
どによって構成される。また、アクチュエータ22から
は薬剤射出器31がマイクロマシン本体21の外部にそ
の先端部を突出させ、薬剤タンク33に備蓄しておいた
薬剤を射出する。該薬剤の射出の制御はバルブ32によ
って行なわれ、局部的な薬剤の投薬が可能である。アク
チュエータ22からは捕捉・処置器34がマイクロマシ
ン本体21の外部に突出しており、患部などにおいて捕
捉や各種の処置を行なうことができる。また、アクチュ
エータ22からはセンサ35がマイクロマシン本体21
から外部に向けて設置され、各種の計測を行なうことが
できる。該計測項目としては、例えば、温度、圧力、p
H、出血部位の検出、酵素活性度、酸素分圧、炭酸ガス
分圧、塩素イオン等がある。
The micromachine main body 21 has, for example, the following medical equipment in addition to the internal communication device 11. The movement of the micromachine body 21 is performed by a propulsion device 23 driven by an actuator 22. The propulsion device 23 includes, for example, a flagellar motor. Further, from the actuator 22, a medicine ejector 31 projects its tip outside the micromachine body 21, and ejects the medicine stored in the medicine tank 33. The control of the injection of the medicine is performed by the valve 32, and the medicine can be locally administered. A capture / treatment device 34 protrudes from the actuator 22 to the outside of the micromachine main body 21, and can perform capture and various treatments on an affected part or the like. Further, a sensor 35 is transmitted from the actuator 22 to the micromachine main body 21.
From the outside to perform various measurements. The measurement items include, for example, temperature, pressure, p
H, detection of bleeding site, enzyme activity, oxygen partial pressure, carbon dioxide partial pressure, chloride ion, etc.

【0019】また、アクチュエータ22には検体採取装
置36が設置され、マイクロマシン本体21から外部に
向けて突出しており、各部位における検体を採取するこ
とができる。該検体はマイクロマシン本体21内部にお
いて分析したり、体外に取り出すことができる。前記、
マイクロマシン21の各種の機能は、内部通信装置11
によって受信した制御信号によって制御される。
A sample collection device 36 is provided on the actuator 22 and protrudes from the micromachine body 21 to the outside, so that a sample from each part can be collected. The sample can be analyzed inside the micromachine body 21 or taken out of the body. Said,
The various functions of the micromachine 21 are based on the internal communication device 11.
Is controlled by the control signal received by the controller.

【0020】本発明のマイクロマシン通信装置において
は、電波による無線手段に代わる光通信手段として波長
が600nmから1800nmの可視光及び近赤外光を
用いる。一般に、生体内部を透過しやすい近赤外光の波
長範囲は通常700nmから1500nmであることが
知られている。また、長波長側の波長においてはその減
衰は漸減の傾向があり、また、水分による吸収損失の波
長特性や発光源及び受光素子の特性等を考慮すると、通
信に使用可能な波長の範囲は600nmから1800n
mとすることができる。
In the micromachine communication device of the present invention, visible light and near-infrared light having a wavelength of 600 nm to 1800 nm are used as optical communication means instead of wireless means using radio waves. In general, it is known that the wavelength range of near-infrared light that easily passes through the inside of a living body is usually 700 nm to 1500 nm. In addition, the attenuation tends to gradually decrease at the longer wavelength side, and in consideration of the wavelength characteristics of absorption loss due to moisture and the characteristics of the light emitting source and the light receiving element, the wavelength range usable for communication is 600 nm. From 1800n
m.

【0021】前記発光源として、GaAs系やInP系
の化合物半導体を利用したレーザーダイオード(LD)
や発光ダイオード(LED)を用いることができる。一
方、受光器にはSiやInGaAsなどを用いたフォト
ダイオードを用いることができる。つぎに、生体内にお
ける光の透過状態を説明する。
A laser diode (LD) using a GaAs or InP compound semiconductor as the light source.
And a light emitting diode (LED). On the other hand, a photodiode using Si, InGaAs, or the like can be used for the light receiver. Next, the state of light transmission in a living body will be described.

【0022】図2は本発明のマイクロマシン通信装置の
透過概念図である。図において、1は外部通信装置、1
1は内部通信装置、21はマイクロマシン本体、41は
生体の外壁、42は生体の内壁である。外部通信装置1
から発せられた光は、生体の外壁41を透過し生体内部
にあるマイクロマシン本体21の内部通信装置11によ
って受信される。
FIG. 2 is a transparent conceptual diagram of the micromachine communication device of the present invention. In the figure, 1 is an external communication device, 1
1 is an internal communication device, 21 is a micromachine main body, 41 is an outer wall of a living body, and 42 is an inner wall of a living body. External communication device 1
Is transmitted through the outer wall 41 of the living body and received by the internal communication device 11 of the micromachine body 21 inside the living body.

【0023】生体内部に1回の透過によって生体組織内
を貫通するのではなく、生体内部において内壁42及び
対向外壁43によって反射を繰り返して多重反射の後内
部通信装置11に到達する。この内部反射は最大4回程
度行なわれる。したがって、受信信号が多重反射による
多重干渉によって誤りが生じないように、信号速度に制
限を加える必要がある。例えば、人の頭部の場合におい
ては、インパルス応答時間は約10nsとなるため、デ
ジタル信号系の場合信号速度は概略50Mbpsオーダ
が上限となる。この信号速度は通常の通信容量としては
充分な速度であって、実用に支障はない速度である。
Rather than penetrating the living tissue by a single transmission into the living body, the light is repeatedly reflected by the inner wall 42 and the opposing outer wall 43 inside the living body, and reaches the internal communication device 11 after multiple reflection. This internal reflection is performed about four times at the maximum. Therefore, it is necessary to limit the signal speed so that an error does not occur in the received signal due to multiple interference due to multiple reflection. For example, in the case of a human head, the impulse response time is about 10 ns. Therefore, in the case of a digital signal system, the upper limit of the signal speed is on the order of approximately 50 Mbps. This signal speed is a speed sufficient for ordinary communication capacity, and does not hinder practical use.

【0024】前記本発明のマイクロマシン通信装置の実
施例においては、マイクロマシン側の内部通信装置11
は受信のみを行なう片側通信の例を示したが、次に双方
向通信及び多重通信の実施例について説明する。始め
に、双方向通信の実施例について説明する。図6は本発
明のマイクロマシン通信装置の第2の実施例の双方向通
信の概念図である。
In the embodiment of the micromachine communication device of the present invention, the internal communication device 11 on the micromachine side is used.
Shows an example of one-sided communication in which only reception is performed. Next, embodiments of two-way communication and multiplex communication will be described. First, an embodiment of bidirectional communication will be described. FIG. 6 is a conceptual diagram of bidirectional communication of the second embodiment of the micromachine communication device of the present invention.

【0025】図において、6は外部通信装置、16は内
部通信装置、21はマイクロマシン本体、81は発光
器、82は受光器、91は発光器、82は受光器であ
る。外部通信装置6は発光器81と受光器82とを有
し、一方内部通信装置16は発光器91と受光器92と
を有している。発光器81は制御信号の制御に応じて光
信号を発射し、受光器92によって受信される。受光器
92で受信した信号は信号処理された後、マイクロマシ
ン本体21の制御やマイクロマシン本体21に設けられ
た各種の装置の制御を行なう。
In the figure, 6 is an external communication device, 16 is an internal communication device, 21 is a micromachine main body, 81 is a light emitter, 82 is a light receiver, 91 is a light emitter, and 82 is a light receiver. The external communication device 6 has a light emitter 81 and a light receiver 82, while the internal communication device 16 has a light emitter 91 and a light receiver 92. The light emitter 81 emits an optical signal according to the control of the control signal, and is received by the light receiver 92. After the signal received by the light receiver 92 is signal-processed, the control of the micromachine main body 21 and the control of various devices provided in the micromachine main body 21 are performed.

【0026】一方、マイクロマシン本体21の状態信号
やマイクロマシン本体21に設けられた各種の装置の計
測信号は、発光器91から光信号の形態によって体外の
外部通信装置11に向けて送信され受光器82によって
受信される。前記構成によって、外部通信装置とマイク
ロマシン側の内部通信装置との間での双方向通信を行な
うことができる。
On the other hand, the status signal of the micromachine main body 21 and the measurement signals of various devices provided in the micromachine main body 21 are transmitted from the light emitter 91 to the external communication device 11 outside the body in the form of optical signals, and are transmitted to the light receiver 82. Received by With the above configuration, bidirectional communication can be performed between the external communication device and the internal communication device on the micromachine side.

【0027】前記の双方向通信において、外部通信装置
6の発光器81と内部通信装置16の受光器92との間
において使用する光の波長と、内部通信装置16の発光
器91と外部通信装置6の受光器82との間において使
用する光の波長とを異ならせることによって、双方の通
信の混信を防止することができる。次に、多重通信の実
施例について説明する。
In the above two-way communication, the wavelength of light used between the light emitting device 81 of the external communication device 6 and the light receiving device 92 of the internal communication device 16, the light emitting device 91 of the internal communication device 16, and the external communication device By making the wavelength of the light used between the light receiving device 82 and the sixth light receiving device 82 different from each other, it is possible to prevent interference between the two communications. Next, an embodiment of multiplex communication will be described.

【0028】図7は本発明のマイクロマシン通信装置の
第3の実施例の多重通信の概念図である。図において、
7は外部通信装置、17は内部通信装置、21はマイク
ロマシン本体、80は制御信号源、81、83、…8m
は発光器、90は信号処理回路、92、94、…9nは
受光器である。
FIG. 7 is a conceptual diagram of the multiplex communication of the third embodiment of the micromachine communication device of the present invention. In the figure,
7 is an external communication device, 17 is an internal communication device, 21 is a micromachine main body, 80 is a control signal source, 81, 83,.
9n is a light emitting device, 90 is a signal processing circuit, 92, 94,.

【0029】外部通信装置7は制御信号源80と制御信
号源80からの送信信号によって発光する発光器81、
83、…8mを有し、一方内部通信装置16は前記発光
器81、83、…8mからの光信号を受信する受光器9
2、94、…9nと信号処理回路90とを有している。
発光器81、83、…8mによって発光される光の波長
をそれぞれ異ならせることによって混信を防止すること
ができる。発光器81、83、…8mを構成する発光素
子の発光特性を異ならせることによって、発光光の波長
を異ならせることができる。
The external communication device 7 includes a control signal source 80 and a light emitter 81 which emits light in response to a transmission signal from the control signal source 80;
8m, while the internal communication device 16 is a light receiver 9 for receiving optical signals from the light emitters 81, 83,.
, 9n and a signal processing circuit 90.
The interference can be prevented by making the wavelengths of the light emitted by the light emitters 81, 83,... 8m different from each other. The wavelength of the emitted light can be changed by changing the light emission characteristics of the light emitting elements constituting the light emitters 81, 83,.

【0030】例えば、600nm〜700nm帯波長の
光を出すAlGaAs、GaAsP及びGaP発光ダイ
オードや、800nm帯波長の光を出すAlGaAs発
光ダイオードや、1000nm帯波長の光を出すInG
aAsP発光ダイオード等を用いることができ、630
nm、780nm、850nm、880nm、1300
nm、及び1550nm等の波長は既存の発光源から使
用可能な波長区分とすることができる。
For example, AlGaAs, GaAsP, and GaP light emitting diodes that emit light in the 600 nm to 700 nm band, AlGaAs light emitting diodes that emit light in the 800 nm band, and InG light that emits light in the 1000 nm band.
aAsP light emitting diode or the like can be used.
nm, 780 nm, 850 nm, 880 nm, 1300
The wavelengths, such as nm and 1550 nm, can be wavelength ranges available from existing light sources.

【0031】一方、受光器92、94、…9nの受光感
度はそれぞれ異ならせており、例えば、受光器92の受
光感度は発光器81が発光する光の波長を受けるのに適
した感度とし、また受光器94の受光感度は発光器83
が発光する光の波長を受けるのに適した感度とし、同様
に受光器9nの受光感度は発光器8mが発光する光の波
長を受けるのに適した感度としている。
On the other hand, the light receiving sensitivities of the light receivers 92, 94,... 9n are different from each other. For example, the light receiving sensitivity of the light receiver 92 is a sensitivity suitable for receiving the wavelength of light emitted from the light emitter 81. The light receiving sensitivity of the light receiving device 94 is
Is a sensitivity suitable for receiving the wavelength of the light emitted, and similarly, the light receiving sensitivity of the light receiver 9n is a sensitivity suitable for receiving the wavelength of the light emitted by the light emitter 8m.

【0032】前記発光器と受光器の構成によって、伝送
光の混信を防止することができる。つまり、発光器81
からの発光光は体内を透過してマイクロマシン側の受光
器92、94、…9nに到達するが、前記発光器81か
らの発光光を受光することのできるのは受光感度から受
光器92だけである。同様にして、発光器83からの発
光光を受光することのできるのは受光器94だけであ
り、発光器8mからの発光光を受光することのできるの
は受光器9nだけである。他の受光器は、受光感度から
一種のフィルタによって受光を行なうことができず、混
信を防止することができる。
With the configuration of the light emitting device and the light receiving device, it is possible to prevent interference of transmission light. That is, the light emitting device 81
9n pass through the body and reach the photodetectors 92, 94,... 9n on the micromachine side, but only the photodetector 92 can receive the light emitted from the photodetector 81 because of the light receiving sensitivity. is there. Similarly, only the light receiver 94 can receive the light emitted from the light emitter 83, and only the light receiver 9n can receive the light emitted from the light emitter 8m. Other light receivers cannot receive light with a kind of filter due to light receiving sensitivity, and can prevent interference.

【0033】以下に、本発明のマイクロマシン通信装置
の多重通信の場合の波長の選別について説明する。図8
及び図9は本発明のマイクロマシン通信装置の波長特性
図である。図8の(a)は外部送信装置7から発せられ
る伝送光のスペクトルである。図では、例として800
nm帯の波長と1300nm帯の波長の2つを示してい
る。発光器81及び発光器83から800nm帯の波長
と1300nm帯の波長が発光されると、前記2つの波
長は受光器92に到達する。ここで、受光器92の受光
感度を例えば図8の(b)に示すようなSiの受光感度
とすると、受光器92において受信する波長は図8の
(c)に示すように800nm帯の波長とすることがで
きる。
In the following, description will be made on wavelength selection in the case of multiplex communication of the micromachine communication apparatus of the present invention. FIG.
9 is a wavelength characteristic diagram of the micromachine communication device of the present invention. FIG. 8A shows the spectrum of the transmission light emitted from the external transmission device 7. In the figure, 800 is used as an example.
Two wavelengths, a wavelength in the nm band and a wavelength in the 1300 nm band, are shown. When the 800 nm band wavelength and the 1300 nm band wavelength are emitted from the light emitters 81 and 83, the two wavelengths reach the light receiver 92. Here, assuming that the light receiving sensitivity of the light receiver 92 is, for example, the light receiving sensitivity of Si as shown in FIG. 8B, the wavelength received by the light receiver 92 is the wavelength in the 800 nm band as shown in FIG. It can be.

【0034】一方、図9は1300nm帯の波長を受光
する場合である。図9の(a)は図8の(a)と同様に
800nm帯の波長と1300nm帯の波長の2つを送
信する外部送信装置7から発せられる伝送光のスペクト
ルである。発光器81及び発光器83から800nm帯
の波長と1300nm帯の波長が発光されると、前記2
つの波長は受光器94に到達する。ここで、受光器94
の受光感度を例えば図9の(b)に示すようなInGa
Asの受光感度とすると、受光器94において受信する
ことのできる波長を1300nm帯の波長とすることが
できる。
On the other hand, FIG. 9 shows a case where a wavelength in the 1300 nm band is received. FIG. 9A shows the spectrum of the transmission light emitted from the external transmitter 7 transmitting two wavelengths, 800 nm band wavelength and 1300 nm band wavelength, similarly to FIG. 8A. When the light emitting device 81 and the light emitting device 83 emit light of a wavelength of 800 nm band and a wavelength of 1300 nm band,
The two wavelengths reach the receiver 94. Here, the light receiver 94
The light receiving sensitivity of InGa as shown in FIG.
Assuming the light receiving sensitivity of As, the wavelength that can be received by the light receiver 94 can be a wavelength in the 1300 nm band.

【0035】前記のように、受光器の受光感度を異なら
せることによって、異なる波長の光信号が同時にマイク
ロマシン通信装置に到達しても、分離して選別すること
ができる。また、場合によっては、波長選択性のフィル
タを使用することによって波長の分離及び選択を行い、
波長の分離選択特性を向上させることもできる。例え
ば、図7に示すように受光器9nの前面にフィルタ10
0を配置することによって実現することができる。
As described above, by making the light receiving sensitivity of the light receiver different, even if optical signals of different wavelengths reach the micromachine communication device at the same time, they can be separated and sorted. In some cases, wavelength separation and selection is performed by using a wavelength selective filter,
The wavelength separation / selection characteristics can also be improved. For example, as shown in FIG.
This can be realized by arranging 0.

【0036】前記の多重通信によってマイクロマシンの
有する各種の機能を制御を行なうことができる。前記多
重通信の実施例においては、片方向通信について説明し
たが、双方通信とすることも可能である。この場合に
は、マイクロマシン側からの各種の状態信号や計測信号
を外部通信装置に伝送することも可能である。
Various functions of the micromachine can be controlled by the multiplex communication. In the embodiment of the multiplex communication, one-way communication has been described. However, two-way communication may be used. In this case, various status signals and measurement signals from the micromachine can be transmitted to the external communication device.

【0037】図10は外部通信装置の発信部の他の実施
例である。図において、1は外部通信装置、8は光ファ
イバコード、9は放射器である。この実施例において
は、発信部の導光部の一部に光ファイバコード8を用
い、光ファイバコード8の先端に設置された放射器9か
ら送信光を照射するものである。
FIG. 10 shows another embodiment of the transmitting section of the external communication device. In the figure, 1 is an external communication device, 8 is an optical fiber cord, and 9 is a radiator. In this embodiment, an optical fiber cord 8 is used as a part of the light guide section of the transmitting section, and transmission light is emitted from a radiator 9 installed at the tip of the optical fiber cord 8.

【0038】前記構成によって、外部通信装置1から照
射される光の方向の制御を容易とすることができる。つ
まり、放射器9からの光ビーム5の方向を、体内のマイ
クロマシン本体21の位置及びマイクロマシンの内部通
信装置11の受光系14の方向に応じて調整することが
できる。前記照射光の方向の適正の評価は、例えばマイ
クロマシンから送信される信号の強度を測定することに
よって可能である。
With the above configuration, it is possible to easily control the direction of the light emitted from the external communication device 1. That is, the direction of the light beam 5 from the radiator 9 can be adjusted according to the position of the micromachine main body 21 in the body and the direction of the light receiving system 14 of the internal communication device 11 of the micromachine. The evaluation of the appropriateness of the direction of the irradiation light can be performed by, for example, measuring the intensity of a signal transmitted from a micromachine.

【0039】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 (1)マイクロマシンの動作可能な範囲は配線によって
制約を受けず、動作位置及び動作距離を向上させること
ができる。 (2)また、混信の恐れの少ない多重通信によって、多
機能のマイクロマシンの駆動を多数の信号配線や複雑な
リンク機構用いることなくおこなうことができる。 (3)外部と直接接続している配線の排斥するとともに
計測系とのフィードバックの確保を行なうことができ
る。 (4)混信による誤動作を起こすことなく、マイクロマ
シンの制御用あるいは測定用信号を伝送することがで
き、信頼性の高い送信系を確保することができる。 (5)マイクロマシンと外部装置との間において、双方
向通信や多重化通信を可能とすることができる。
As described above, according to the present invention, (1) the operable range of the micromachine is not restricted by the wiring, and the operation position and the operation distance can be improved. (2) Further, by multiplex communication with less possibility of interference, multifunctional micromachines can be driven without using many signal wirings and complicated link mechanisms. (3) Wiring directly connected to the outside can be eliminated and feedback with the measurement system can be ensured. (4) A signal for controlling or measuring a micromachine can be transmitted without causing a malfunction due to interference, and a highly reliable transmission system can be secured. (5) Two-way communication and multiplex communication can be performed between the micromachine and the external device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のマイクロマシン通信装置の構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram of a micromachine communication device of the present invention.

【図2】本発明のマイクロマシン通信装置の透過概念図
である。
FIG. 2 is a transparent conceptual diagram of the micromachine communication device of the present invention.

【図3】従来のマイクロマシンを用いた内視鏡の使用図
である。
FIG. 3 is a view showing the use of an endoscope using a conventional micromachine.

【図4】従来のマイクロマシンを用いた内視鏡の断面図
である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an endoscope using a conventional micromachine.

【図5】従来のマイクロマシンを用いた内視鏡の構造図
である。
FIG. 5 is a structural diagram of an endoscope using a conventional micromachine.

【図6】本発明のマイクロマシン通信装置の第2の実施
例の双方向通信の概念図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram of bidirectional communication of a second embodiment of the micromachine communication device of the present invention.

【図7】本発明のマイクロマシン通信装置の第3の実施
例の多重通信の概念図である。
FIG. 7 is a conceptual diagram of multiplex communication of a third embodiment of the micromachine communication device of the present invention.

【図8】本発明のマイクロマシン通信装置の波長特性図
である。
FIG. 8 is a wavelength characteristic diagram of the micromachine communication device of the present invention.

【図9】本発明のマイクロマシン通信装置の波長特性図
である。
FIG. 9 is a wavelength characteristic diagram of the micromachine communication device of the present invention.

【図10】本発明の外部通信装置の発信部の他の実施例
である。
FIG. 10 is another embodiment of the transmitting section of the external communication device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,6,7…外部通信装置、2,80…制御信号源、3
…発光源、4…光学系、5…光ビーム、8…光ファイバ
コード、9…放射器、11,16,17…内部通信装
置、12,90…信号処理回路、13…受光器、14…
光学系、21…マイクロマシン本体、22…アクチュエ
ータ、23…推進機、31…薬剤射出器、32…バル
ブ、33…薬剤タンク、34…捕捉・処置器、35…セ
ンサ、36…検体採取装置、41…生体の外壁、42…
生体の内壁、81,83,8m,91…発光器、82,
92,94,9n…受光器、100…フィルタ
1, 6, 7 ... external communication device, 2, 80 ... control signal source, 3
... Light-emitting source, 4 ... Optical system, 5 ... Light beam, 8 ... Optical fiber cord, 9 ... Emitter, 11, 16, 17 ... Internal communication device, 12, 90 ... Signal processing circuit, 13 ... Light receiver, 14 ...
Optical system, 21: Micromachine body, 22: Actuator, 23: Propulsion device, 31: Drug injector, 32: Valve, 33: Drug tank, 34: Capture / treatment device, 35: Sensor, 36: Sample collection device, 41 ... the outer wall of the living body, 42 ...
Inner wall of a living body, 81, 83, 8 m, 91 ... light emitting device, 82,
92, 94, 9n: light receiver, 100: filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−112305(JP,A) 特開 昭60−180788(JP,A) 特開 平4−164581(JP,A) 特開 昭62−102771(JP,A) 特開 昭53−135665(JP,A) 特開 昭55−90145(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 17/00 H04B 10/00 H04B 10/22 H04Q 9/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-112305 (JP, A) JP-A-60-180788 (JP, A) JP-A-4-164581 (JP, A) JP-A 62-180 102771 (JP, A) JP-A-53-135665 (JP, A) JP-A-55-90145 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) A61B 17/00 H04B 10 / 00 H04B 10/22 H04Q 9/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】マイクロマシン外に設置される外部通信装
置と、マイクロマシン内に設置される内部通信装置とを
備え、前記通信装置間の通信には600nmから1800nmまで
の可視光及び又は近赤外光を使用し、且つ各通信方向で
異なる波長を用いた双方向通信により生体内外間で通信
を行うことを特徴とするマイクロマシン通信装置。
An external communication device installed outside the micromachine; and an internal communication device installed inside the micromachine, wherein communication between the communication devices is performed with visible light and / or near-infrared light of 600 nm to 1800 nm. And a bi-directional communication using different wavelengths in each communication direction to perform communication between inside and outside a living body.
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