JP4015895B2 - 無線中継方法、無線中継装置及び生体内植え込み無線装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、生体内植え込み無線中継システム、生体内植え込み無線装置及び無線中継装置に係り、詳しくは、生体内部に埋め込んだ電子機器の情報を外部に伝送する、または外部の通信システムからの情報を上記生体内部に埋め込んだ電子機器に伝送する際の生体内植え込み無線中継システムに関する。
【０００３】
また、本発明は、上記無線中継システムで用いられる生体内植え込み無線装置及び無線中継装置に関する。
【従来の技術】
【０００４】
近年のマイクロプロセッサ技術の発達により、生体内で働く人工的な機器であるペースメーカ、人工臓器、生体内マイクロマシン、外科手術用マニピュレータ等がますますインテリジェントになりつつある。これに伴い、生体内に埋め込まれる機器（以下生体内機器という）と外部との情報のやり取りをどのようにして行うかが、生体内機器の高性能化への鍵となっている。
【０００５】
生体内機器からの情報を生体外部に伝送するには、例えば、図８に示すような生体内部に植え込まれた無線送信機４００（＝植え込み型無線送信機）を利用する方法があった。この植え込み型無線送信機４００には、無線通信用アンテナ、信号処理回路、変調回路、電力増幅回路、バッテリーなど（図示省略）が備えられ、生体外部に設けられた無線受信装置５００に向けて生体情報が送信される。これにより、生体内機器（例：心臓ペースメーカ等）の作動状況等の確認等が外部より行えるようになっていた。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記無線受信装置５００が遠方に設置されるような場合、上記植え込み型無線送信機４００は、送信電力を増大させなければ生体内機器からの情報を上記無線受信装置に伝送することができない。すなわち、従来は、送信電力の増大に伴う電池寿命の低下という問題があった。また、生体外部の通信システムからの情報を生体内機器に伝送するには、上記植え込み型無線送信機４００に受信機も実装しなければならなくなり、この場合、電池消耗はさらに激しくなる。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、植え込み型無線送信機の送信電力の増大を抑えつつ、生体外部の通信システムとの通信が可能となる無線中継方法を提供することである。
【０００８】
また、そのような無線中継方法で用いられる無線中継装置及び生体内植え込み無線装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の一形態によれば、生体内に植え込まれた無線装置と、外部の通信システムとの間の無線通信を中継する無線中継方法において、前記無線装置と前記通信システムとの間に無線中継装置を設け、前記無線装置と前記無線中継装置とを第１無線リンクにより接続し、前記無線中継装置と前記通信システムとを第２無線リンクで接続し、前記無線中継装置は、前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、前記無線装置の送信電力を変更することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の一形態によれば、前記無線中継方法において、前記無線中継装置は、前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、前記無線装置の送信電力を停止又は減少させる制御信号を前記無線装置に送信して該無線装置の送信電力を変更させることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の一形態によれば、前記無線中継方法において、前記無線中継装置は、前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、受信感度に応じて前記無線装置の送信電力を変更させる制御信号を前記無線装置に送信して該無線装置の送信電力を変更させることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の一形態によれば、前記無線中継方法において、
前記無線中継装置は、前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、前記無線装置の受信動作を継続させる制御信号を前記無線装置に送信して該無線装置の受信動作を継続させることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の一形態によれば、前記無線中継方法において、前記無線中継装置は、前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、受信感度に応じて自局の送信電力を必要最小限に決定することを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の一形態によれば、生体内に植え込まれた無線装置と、外部の通信システムとの間の無線通信を中継する無線中継方法において、前記無線装置と前記通信システムとの間に無線中継装置を設け、前記無線装置と前記無線中継装置とを第１無線リンクにより接続し、前記無線中継装置と前記通信システムとを第２無線リンクで接続し、前記無線装置は、自局と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、自局の送信電力を変更することを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の一形態によれば、前記無線中継方法において、前記無線装置は、自局と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、自局の送信電力を停止又は減少させて自局の送信電力を変更するることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の一形態によれば、前記無線中継方法において、前記無線装置は、自局と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、受信感度に応じて前記無線中継装置の送信電力を必要最小限にする制御信号を前記無線中継装置に送信して該無線中継装置の送信電力を変更させることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の一形態によれば、前記無線中継方法において、前記無線装置は、自局と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、自局の受信動作を継続させることを特徴としている。
【００１８】
上記のような本発明の構成によれば、無線中継装置は無線装置との接続に第１無線リンク、外部の通信システムとの接続に第２無線リンク、それぞれ異なる無線周波数にて双方の無線リンクを確立するので、無線中継装置の送信出力を高く設定しても無線装置は干渉を受けない。このため、無線中継装置を無線装置の近傍に設置できるので、当該無線装置の送信電力を増加させることなく無線リンクの確立が可能である。これにより、無線装置の電池寿命を伸ばすことができ、装置の小型化を図ることができる。また、無線中継装置は、無線装置に接続される生体機器（例：生体内に植え込まれた医用機器）からのデータ発生を検出したとき、無線装置に対し送信電力を変更（送信電力の停止又は低下）させる制御を行うため、心臓ペースメーカ等の生体内機器に対する無線装置の電波の影響を防ぐことができる。さらに、上記のような無線装置の送信電力の変更は、当該無線装置自身で判断し制御することも可能である。
【発明の実施の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明を適用した無線中継装置及び生体内植え込み無線装置を含めた無線中継システムの概略構成図である。図１において、この無線中継システムは、生体内部に植え込まれた無線装置（以下、植え込み型無線装置という）１００と、生体外部の無線中継装置２００から構成される。植え込み型無線装置１００と無線中継装置２００は双方向の情報伝送を行うための無線リンク（第１無線リンク）を有する。無線中継装置２００は、特定の無線通信システム、例えば、ＰＤＣ（Personal Digital Cellular）システム、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）システム、ＩＭＴ−２０００（International Mobile Telecommunications-2000）システム等の通信システムの無線装置３００（例：無線基地局）と双方向の情報伝送を行うための無線リンク（第２無線リンク）を有する。本実施形態では、上記第１無線リンクと第２無線リンクの無線周波数が異なるため、無線中継装置２００の送信出力を高く設定しても植え込み型無線装置１００は干渉を受けない。このため、無線中継装置２００を植え込み型無線装置１００の近傍に設置することができるので、植え込み型無線装置１００の送信電力を増加させずに済み（大幅に低減できる）、特定の無線通信システムの無線装置間に直接無線リンクをはって無線伝送する従来の方式と比べて、電池寿命を伸ばした遠方の通信システムとの通信が実現可能である。また、無線中継装置２００は、植え込み型無線装置１００に接続される生体機器（例：生体内に植え込まれた医用機器で、心臓ペースメーカ等である）からのデータ発生を検出したとき、植え込み型無線装置１００に対し送信電力を変更（送信電力の停止又は低下）させるための制御（制御信号を植え込み型無線装置１００に送信）を行うため、心臓ペースメーカ等の生体内機器に対する植え込み型無線装置１００の電波の影響を防ぐことができる。さらに、上記のような植え込み型無線装置１００の送信電力の変更は、植え込み型無線装置１００自身で判断し制御することができる（詳細は後述する）。
【００２１】
図１に示す上記無線中継装置２００は、例えば、図２に示すように構成される。
【００２２】
（無線中継装置２００の第１構成例）
図２において、この無線中継装置２００は、第１無線リンク用アンテナ２０１、第１無線リンク用デュープレクサ２０２、アップリンク用周波数コンバータ２０３、ダウンリンク用周波数コンバータ２０４と、第２無線リンク用デュープレクサ２０５、第２無線リンク用アンテナ２０６から構成される。本例では、第１無線リンクの上り無線信号周波数をｆ１ｕ、下り無線信号周波数をｆ１ｄ、また第２無線リンクの上り無線信号周波数をｆ２ｕ、下り無線信号周波数をｆ２ｄｒとして、以下説明を進める。
【００２３】
上記アップリンク用周波数コンバータ２０３は、第１無線リンク用デュープレクサ２０２で分離された第１無線リンクの上り無線周波数信号ｆ１ｕをｆ２ｕに変換して第２無線リンクの上り信号を生成する。この第２無線リンク上り信号は、第２無線リンクの確立に必要な所要送信電力Ｐ１まで増幅された後、第２無線リンク用デュープレクサ２０５、第２無線リンク用アンテナ２０６を介して空間に放射される。
【００２４】
上記ダウンリンク用周波数コンバータ２０４は、第２無線リンク用デュープレクサ２０５で分離された第２無線リンクの下り無線周波数信号ｆ２ｄをｆ１ｕに変換して第１無線リンクの下り信号を生成する。この第１無線リンク上り信号は、第１無線リンクの確立に必要な所要送信電力Ｐ２まで増幅された後、第１無線リンク用デュープレクサ２０２、第１無線リンク用アンテナ２０１を介して空間に放射（植え込み型無線装置１００に向けて放射）される。
【００２５】
第１無線リンク用アンテナ２０１は、植え込み型無線装置１００と無線中継装置２００の第１無線リンクを確立するためのアンテナであり、第１無線リンク用デュープレクサ２０２を接続することにより、送信と受信でこのアンテナを共用する。第２無線リンク用アンテナ２０５は、無線中継装置２００と特定システムの無線装置３００間の無線リンク、すなわち第２無線リンクを確立するためのアンテナであり、第２無線リンク用デュープレクサ２０５を接続することにより、送信と受信でこのアンテナを共用する。
【００２６】
このように本実施形態によれば、第１無線リンクと第２無線リンクは、無線周波数が異なっているため、無線中継装置２００から出力される第２無線リンクの無線信号出力Ｐ２を、植え込み型無線装置１００の上り無線信号出力Ｐｉ（ここでは、Ｐｉという）より大きく設定しても、無線中継装置２００が植え込み型無線装置１００に与える干渉、いわゆる与干渉（第１無線リンクと第２無線リンク間の干渉）を極めて小さくできる。つまり、植え込み型無線装置１００の上り無線信号出力の送信電力を小さく設定しても、生体から遠方に設置されている特定のシステムの無線装置３００との通信が実現できる。さらに、植え込み型無線装置１００の送信電力を大幅に低減することができるので、電池消耗が抑えられ、装置の小型化が図れるようになる。
【００２７】
また、上記無線中継装置２００は、図３に示すように構成される。
【００２８】
（無線中継装置２００の第２構成例）
図３において、この無線中継装置２００は、図２に示したアップリンク用周波数コンバータ２０３と、ダウンリンク用周波数コンバータ２０４に替わって、アップリンク用変調器２１３と復調器２１０、ダウンリンク用変調器２１１と復調器２１４、信号処理回路２１２が備えられる。
【００２９】
アップリンク用復調器２１０は、第１無線リンク用アンテナ２０１、第１無線リンク用デュープレクサ２０２を介して第１無線リンクの上り無線信号を受信し、上りデータの復調を行う。信号処理回路２１２はアップリンク用復調器２１０で復調した上りデータに、第２無線リンクの確立に必要なデータ等を付加する。信号処理回路２１２で生成された上りデータは、その後、アップリンク用変調器２１３で第２無線リンク用の上り無線信号に変換される。アップリンク変調器２１３は、この上り無線信号を第２無線リンクの確立に必要な所要送信電力Ｐ２まで増幅する。本例においては、第１無線リンクの上り無線信号周波数ｆ１ｕと、第２無線リンクの上り無線信号周波数ｆ２ｕは、同じであっても異なっても良い。ただし、ｆ１ｕとｆ２ｕが同じである場合、信号処理回路２１２は、第１無線リンクと第２無線リンクが干渉しないように、上りデータを処理（例えば、フレーム送信タイミング制御処理等）する。
【００３０】
また、アップリンク用復調器２１０は第１無線リンクの上り無線信号を受信した際に、植え込み型無線装置１００に接続される生体機器からのデータ発生を示す情報を上記上りデータから抽出し、その結果を信号処理回路２１２に出力する。信号処理回路２１２は植え込み型無線装置１００の送信電力を停止又は低下させるための制御信号を生成し、ダウンリンク変調器２１１に出力する。このようにしてダウンリンク変調器に送られた上記制御信号は、第１無線リンク用アンテナを介して植え込み型無線装置１００に送られる。植え込み型無線装置１００は、受信した上記制御信号に含まられる送信電力の制御情報に基づいて、自局の送信電力を停止あるいは低下させる。また、アップリンク用復調器２１０は植え込み型無線装置１００から生体内の所定の機器からのデータ発生を知らせる検出情報を受信した際に、植え込み型無線装置１００から出力される信号の受信感度（受信C／Nなど）を求めて信号処理回路２１２に出力する。信号処理回路２１２はその受信感度に応じて植え込み型無線装置１００で送信すべき最小の送信電力を決定し、その決定した送信電力値を制御情報としてダウンリンク変調器２１１に送出する。ダウンリンク変調器２１１は、信号処理回路２１２から受け取った情報を制御信号に含め、第１無線リンクの無線周波数信号に変換して出力する。植え込み型無線装置１００では、上記のようにして無線中継装置２００から送信された制御信号に基づく送信電力の制御がなされる。
【００３１】
このように無線中継装置２００は、受信感度に応じて植え込み型無線装置１００の送信電力を変更するため、植え込み型無線装置１００との通信を保ちつつも
該植え込み型無線装置１００からの送信電力を常に最小に保つことができる。その結果、植え込み型無線装置１００から放射電波が人体や生体内機器に影響を与えるのを極力抑えることができる。
【００３２】
さらに、信号処理回路２１２は植え込み型無線装置１００から生体内の所定の機器からのデータ発生を知らせる検出情報を受信した際に、アップリンク用復調器２１４から出力される受信感度に応じて、第１無線リンクの下り無線信号の送信電力を変更することができる。これにより、無線中継装置２００から送信される第１無線リンクの下り無線信号の送信電力を必要最小限に抑えることができるので、無線中継装置２００が生体の近傍に設置されることによる人体への影響を低くすることが可能であるとともに、無線中継装置２００の小型化が可能である。
【００３３】
ダウンリンク用復調器２１４は、第２無線リンク用アンテナ２０６、第２無線リンク用デュープレクサ２０５を介して第２無線リンクの下り無線信号を受信し、下りデータの復調を行う。信号処理回路２１２はダウンリンク用復調器２１４で復調した下りデータに、第１無線リンクの確立に必要なデータ等を付加する。信号処理回路２１２で生成された下りデータは、その後、ダウンリンク用変調器２１１で第１無線リンク用の下り無線信号に変換される。ダウンリンク変調器２１１は、この下り無線信号を第１無線リンクの確立に必要な所要送信電力Ｐ１まで増幅する。本例においては、上記同様、第２無線リンクの下り無線信号周波数ｆ２ｄと、第１無線リンクの下り無線信号周波数ｆ１ｄは、同じであっても異なっても良い。ただし、ｆ１ｄとｆ２ｄが同じである場合、信号処理回路２１２は、第１無線リンクと第２無線リンクが干渉しないように、下りデータを処理（例えば、フレーム送信タイミング制御処理等）する。
【００３４】
このような構成によれば、信号処理回路２１２にて第１無線リンクと第２無線リンク間の干渉を小さくするための信号処理が施されるので、第１無線リンクと第２無線リンクの無線周波数が同じであっても第１無線リンクと第２無線リンク間の干渉を低くすることができる。これにより、前述した無線中継装置２００の第１構成例と同様の効果を得ることが可能である。また、植え込み型無線装置１００に対する送信電力制御を行うことで、心臓ペースメーカ等の生体内機器に対する植え込み型無線装置１００の電波の影響を防ぐことができる。
【００３５】
また、上記無線中継装置２００は、図４に示すように構成される。
【００３６】
（無線中継装置２００の第３構成例）
図４において、この無線中継装置２００は、図３に示した無線中継装置２００の構成に、情報入力回路２２１、表示器２２２、マイクロホン２２３、スピーカ２２４が加えられ、これらが信号処理回路２１２に接続される。信号処理回路２１２は、アップリンク用復調器２１０から出力される復調データに、情報入力回路２２１とマイクロホン２２３からの音声信号を加えたデータをアップリンク用変調器２１３に出力する。また、信号処理回路２１２は、ダウンリンク用復調器２１４から出力される復調データから、表示回路２２２とスピーカ２２４に与える信号を生成するとともに、第１無線リンクの下り無線信号の生成に必要なデータをダウンリンク用変調器２１１に与える。
【００３７】
このような構成により、前述した無線中継装置２００の第２構成例と同様な効果が得られるとともに、生体の目、口、指を用いて当該無線中継装置２００との情報交換が可能になる。
【００３８】
また、上記無線中継装置２００は、図５に示すように構成される。
【００３９】
（無線中継装置２００の第４構成例）
図５において、この無線中継装置２００は、無線中継装置用アンテナ２３０、無線中継装置用デュープレクサ２３１、アップリンク用変調器２１３と復調器２１０、ダウンリンク用変調器２１１と復調器２１４、信号処理回路２１２から構成される。本例において、上記アップリンク用変調器２１３と復調器２１０、上記ダウンリンク用変調器２１１と復調器２１４、上記信号処理回路２１２は、前述した無線中継装置２００の第３構成例と同様に動作する。
【００４０】
上記無線中継装置用アンテナ２３０は第１無線リンクと第２無線リンクで共用する。本実施形態では、第１無線リンクと第２無線リンクとを１つのアンテナで共用するため無線中継装置用デュープレクサ２３１が設けられている。この無線中継装置用デュープレクサ２３１は第１無線リンクの無線周波数を通過させるバンドパスフィルタと、第２無線リンクの無線周波数を通過させるバンドパスフィルタとで構成される。また、第１無線リンクと、第２無線リンクの送信タイミングが一致しない場合は、上記無線中継装置用デュープレクサ２３１にＲＦスイッチ（図示省略）が設けられ、第１無線リンクと、第２無線リンクの送信タイミングに応じて上記ＲＦスイッチが切り換えられ、所望の無線リンクを通過させるバンドパスフィルタと接続される。
【００４１】
このような構成によれば、第１無線リンク用アンテナ、第２無線リンク用アンテナを個々に設ける必要がなくなるので、より簡易な構成となり、かつ前述した無線中継装置２００の第２構成例と同様な効果が得られる。
【００４２】
さらに、上記無線中継装置２００は、図６に示すように構成される。
【００４３】
（無線中継装置２００の第５構成例）
図６において、この無線中継装置２００は、図３に示した無線中継装置２００の第２構成例と比べて、第１無線リンク用副アンテナ２４０を設けている点が異なる。本実施形態の場合、アップリンク用復調器２１０は、第１無線リンク用アンテナ（＝第１無線リンク用主アンテナという）２０１と、第１無線リンク用副アンテナ２４０を用いてダイバーシチ受信を行う。
【００４４】
このような構成によれば、第１無線リンクのアップリンクの信号劣化を救済することができるので、より誤り率の少ない伝送が可能になるとともに、前述した無線中継装置２００の第２構成例と同様の効果を得ることが可能である。
【００４５】
次に、図１に示す上記植え込み型無線装置１００について説明する。この植え込み型無線装置１００は、例えば、図７に示すように構成される。
【００４６】
図７において、この植え込み型無線装置１００は、植え込み用アンテナ１０１、植え込み用デュープレクサ１０２、植え込み用変調器１０３、植え込み用復調器１０４、植え込み用信号処理回路１０５、送受信制御信号生成回路１０６から構成される。植え込み用信号処理回路１０３は、生体に植え込まれた医用電気機器１１０（以下、植え込み医用機器という）からのデータを入力し、第１無線リンクの確立に必要なデータに変換する。また、第１無線リンクを通して受信したデータを上記植え込み医用機器１１０で受信可能なデータに変換する。植え込み用変調器１０３は、植え込み用信号処理回路１０５で処理された上りデータを第１無線リンクの上り無線信号に変換するとともに、第１無線リンクの確立に必要な電力まで増幅する。植え込み用復調器１０４は、第１無線リンクの下り無線信号を受信して下りデータを復調する。送受信制御信号生成回路１０６は植え込み用変調器１０３と復調器１０４をＯＮ/ＯＦＦ制御するための信号を生成する。植え込み用デュープレクサ１０２は、植え込み用アンテナ１０１を上り無線信号の送信、下り無線信号の受信において共用するために用いられる。
【００４７】
次に、上記のように構成された植え込み型無線装置１００の動作について説明する。
【００４８】
植え込み医用機器１１０から植え込み用信号処理回路１０５へのデータが発生したとき、送受信制御信号生成回路１０６は、植え込み用変調器１０３の動作を停止させるための信号を生成し、第１無線リンクの上り信号の送信を停止させる。さらに、送受信制御信号生成回路１０６は、植え込み用復調器１０４の動作を継続させるための信号を生成し、当該植え込み用復調器１０４を動作状態にする。
【００４９】
このように本発明の植え込み型無線装置１００では、植え込み医用機器１１０からのデータが発生している間は、植え込み用変調器１０３の動作を停止させて第１無線リンクの上り無線信号の送信を停止する。これにより、植え込み型無線装置１００から発射される電波が、植え込み医用機器１１０に対し電磁干渉を与えないよう防ぐことができるため、植え込み医用機器１１０との間の処理動作を安定的に保つことがでできる。また、第１無線リンクの上り無線信号の送信を停止している期間、植え込み用復調部１０４を動作状態とするため、外部通信システムの無線装置からの情報を受け取って処理することができる。例えば、生体内の植え込み医用機器１１０に対し動作制御（例：心臓ペースメーカの心拍数を制御する等）を行うことができる。さらに、植え込み用復調器１０４は無線中継装置２００から出力される信号の受信感度（受信Ｃ／Ｎなど）を求めて植え込み用信号処理回路１０５に出力する。植え込み用信号処理回路１０５はその受信品質に応じて無線中継装置２００で送信すべき最小の送信電力を決定し、その決定した送信電力値を制御情報として植え込み用変調器１０３に送出する。植え込み用変調器１０３は、植え込み用信号処理回路１０５から受け取った情報を制御信号に含め、第１無線リンクの無線周波数信号に変換して出力する。無線中継装置２００では、上記のようにして植え込み型無線装置１００から送信された制御信号に基づいて自局の送信電力を制御する。このように植え込み型無線装置１００は無線中継装置２００の送信電力が最小の送信電力になるよう送信電力の変更を行うため、無線中継装置２００からの下り送信電力が常に最小に抑えられる。その結果、無線中継装置２００が生体の近傍に設置されることによる人体への影響を低くすることが可能であるとともに、無線中継装置２００の小型化が可能である。
【００５０】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、これに限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。上述した植え込み型無線装置１００の場合、植え込み医用機器１１０からのデータが発生しているときに、自局の送信を停止させる制御動作（ＯＦＦ制御）を行うが、自局の送信をＯＦＦにしないで、人体や生体内の医用機器に影響を与えない最小の送信電力で送信するような送信電力を設定し、その送信電力で送信するような形態であってもよい。
【００５１】
上記例において、前記無線中継装置２００のダウンリンク用周波数コンバータ２０４、ダウンリンク用復調器２１４とダウンリンク用変調器２１１の周波数変換機能が第１無線リンク接続手段に、アップリンク用周波数コンバータ２０３、アップリンク用復調器２１０とアップリンク用変調器２１３の周波数変換機能が第２無線リンク接続手段に対応する。また、信号処理回路２１２の送信電力変更制御機能が送信電力変更手段、送信電力変更指示手段、送信電力適応変更手段に、
同回路２１２の受信動作継続制御機能が受信動作継続手段に、自局送信電力制御機能が自局送信電力変更手段に対応する。さらに、植え込み型無線装置１００の送受信制御信号生成回路１０６の送信制御信号生成機能が送信電力制御手段に、植え込み用信号処理回路１０５の相手局電力制御機能が無線中継送信電力制御手段に、受信制御信号生成機能が受信動作制御手段に対応する。
【発明の効果】
【００５２】
以上、説明したように、本願発明によれば、無線中継装置は無線装置との接続に第１無線リンク、外部の通信システムとの接続に第２無線リンク、それぞれ異なる無線周波数にて双方の無線リンクを確立するので、無線中継装置の送信出力を高く設定しても無線装置は干渉を受けない。このため、無線中継装置を無線装置の近傍に設置できるので、当該無線装置の送信電力を増加させることなく無線リンクの確立が可能である。これにより、無線装置の電池寿命を伸ばすことができ、装置の小型化を図ることができる。また、無線中継装置は、無線装置に接続される生体機器（例：生体内に植え込まれた医用機器）からのデータ発生を検出したとき、無線装置に対し送信電力を変更（送信電力の停止又は低下）させる制御を行うため、心臓ペースメーカ等の生体内機器に対する無線装置の電波の影響を防ぐことができる。さらに、上記のような無線装置の送信電力の変更は、自局で判断し制御することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用される無線中継システムの概略構成を示す図である。
【図２】 図１に示す無線中継装置の第１構成例を示す図である。
【図３】 図１に示す無線中継装置の第２構成例を示す図である。
【図４】 図１に示す無線中継装置の第３構成例を示す図である。
【図５】 図１に示す無線中継装置の第４構成例を示す図である。
【図６】 図１に示す無線中継装置の第５構成例を示す図である。
【図７】 図１に示す植え込み型無線装置の構成例を示す図である。
【図８】 生体内機器からの情報を外部に伝送する従来の無線システム例を示す図である。
【符号の説明】
１００ 植え込み型無線装置
１０１ 植え込み用アンテナ
１０２ 植え込み用デュープレクサ
１０３ 植え込み用変調器
１０４ 植え込み用復調器
１０５ 植え込み用信号処理回路
１０６ 送受信制御信号生成回路
１１０ 植え込み医用機器
２００ 無線中継装置
２０１ 第１無線リンク用アンテナ（第１無線リンク用主アンテナ）
２０２ 第１無線リンク用デュープレクサ
２０３ アップリンク用周波数コンバータ
２０４ ダウンリンク用周波数コンバータ
２０５ 第２無線リンク用デュープレクサ
２０６ 第２無線リンク用アンテナ
２１０ アップリンク用復調器
２１１ ダウンリンク用変調器
２１２ 信号処理回路
２１３ アップリンク用変調器
２１４ ダウンリンク用復調器
２２１ 情報入力回路
２２２ 表示器
２２３ マイクロホン
２２４ スピーカ
２３０ 無線中継装置用アンテナ
２３１ 無線中継装置用デュープレクサ
２４０ 第１無線リンク用副アンテナ
３００ 通信システムの無線装置
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、生体内植え込み無線中継システム、生体内植え込み無線装置及び無線中継装置に係り、詳しくは、生体内部に埋め込んだ電子機器の情報を外部に伝送する、または外部の通信システムからの情報を上記生体内部に埋め込んだ電子機器に伝送する際の生体内植え込み無線中継システムに関する。
【０００３】
また、本発明は、上記無線中継システムで用いられる生体内植え込み無線装置及び無線中継装置に関する。
【従来の技術】
【０００４】
近年のマイクロプロセッサ技術の発達により、生体内で働く人工的な機器であるペースメーカ、人工臓器、生体内マイクロマシン、外科手術用マニピュレータ等がますますインテリジェントになりつつある。これに伴い、生体内に埋め込まれる機器（以下生体内機器という）と外部との情報のやり取りをどのようにして行うかが、生体内機器の高性能化への鍵となっている。
【０００５】
生体内機器からの情報を生体外部に伝送するには、例えば、図８に示すような生体内部に植え込まれた無線送信機４００（＝植え込み型無線送信機）を利用する方法があった。この植え込み型無線送信機４００には、無線通信用アンテナ、信号処理回路、変調回路、電力増幅回路、バッテリーなど（図示省略）が備えられ、生体外部に設けられた無線受信装置５００に向けて生体情報が送信される。これにより、生体内機器（例：心臓ペースメーカ等）の作動状況等の確認等が外部より行えるようになっていた。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記無線受信装置５００が遠方に設置されるような場合、上記植え込み型無線送信機４００は、送信電力を増大させなければ生体内機器からの情報を上記無線受信装置に伝送することができない。すなわち、従来は、送信電力の増大に伴う電池寿命の低下という問題があった。また、生体外部の通信システムからの情報を生体内機器に伝送するには、上記植え込み型無線送信機４００に受信機も実装しなければならなくなり、この場合、電池消耗はさらに激しくなる。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、植え込み型無線送信機の送信電力の増大を抑えつつ、生体外部の通信システムとの通信が可能となる無線中継方法を提供することである。
【０００８】
また、そのような無線中継方法で用いられる無線中継装置及び生体内植え込み無線装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の一形態によれば、生体内に植え込まれた無線装置と、外部の通信システムとの間の無線通信を中継する無線中継方法において、前記無線装置と前記通信システムとの間に無線中継装置を設け、前記無線装置と前記無線中継装置とを第１無線リンクにより接続し、前記無線中継装置と前記通信システムとを第２無線リンクで接続し、前記無線中継装置は、前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、前記無線装置の送信電力を変更することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の一形態によれば、前記無線中継方法において、前記無線中継装置は、前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、前記無線装置の送信電力を停止又は減少させる制御信号を前記無線装置に送信して該無線装置の送信電力を変更させることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の一形態によれば、前記無線中継方法において、前記無線中継装置は、前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、受信感度に応じて前記無線装置の送信電力を変更させる制御信号を前記無線装置に送信して該無線装置の送信電力を変更させることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の一形態によれば、前記無線中継方法において、
前記無線中継装置は、前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、前記無線装置の受信動作を継続させる制御信号を前記無線装置に送信して該無線装置の受信動作を継続させることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の一形態によれば、前記無線中継方法において、前記無線中継装置は、前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、受信感度に応じて自局の送信電力を必要最小限に決定することを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の一形態によれば、生体内に植え込まれた無線装置と、外部の通信システムとの間の無線通信を中継する無線中継方法において、前記無線装置と前記通信システムとの間に無線中継装置を設け、前記無線装置と前記無線中継装置とを第１無線リンクにより接続し、前記無線中継装置と前記通信システムとを第２無線リンクで接続し、前記無線装置は、自局と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、自局の送信電力を変更することを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の一形態によれば、前記無線中継方法において、前記無線装置は、自局と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、自局の送信電力を停止又は減少させて自局の送信電力を変更するることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の一形態によれば、前記無線中継方法において、前記無線装置は、自局と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、受信感度に応じて前記無線中継装置の送信電力を必要最小限にする制御信号を前記無線中継装置に送信して該無線中継装置の送信電力を変更させることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の一形態によれば、前記無線中継方法において、前記無線装置は、自局と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、自局の受信動作を継続させることを特徴としている。
【００１８】
上記のような本発明の構成によれば、無線中継装置は無線装置との接続に第１無線リンク、外部の通信システムとの接続に第２無線リンク、それぞれ異なる無線周波数にて双方の無線リンクを確立するので、無線中継装置の送信出力を高く設定しても無線装置は干渉を受けない。このため、無線中継装置を無線装置の近傍に設置できるので、当該無線装置の送信電力を増加させることなく無線リンクの確立が可能である。これにより、無線装置の電池寿命を伸ばすことができ、装置の小型化を図ることができる。また、無線中継装置は、無線装置に接続される生体機器（例：生体内に植え込まれた医用機器）からのデータ発生を検出したとき、無線装置に対し送信電力を変更（送信電力の停止又は低下）させる制御を行うため、心臓ペースメーカ等の生体内機器に対する無線装置の電波の影響を防ぐことができる。さらに、上記のような無線装置の送信電力の変更は、当該無線装置自身で判断し制御することも可能である。
【発明の実施の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明を適用した無線中継装置及び生体内植え込み無線装置を含めた無線中継システムの概略構成図である。図１において、この無線中継システムは、生体内部に植え込まれた無線装置（以下、植え込み型無線装置という）１００と、生体外部の無線中継装置２００から構成される。植え込み型無線装置１００と無線中継装置２００は双方向の情報伝送を行うための無線リンク（第１無線リンク）を有する。無線中継装置２００は、特定の無線通信システム、例えば、ＰＤＣ（Personal Digital Cellular）システム、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）システム、ＩＭＴ−２０００（International Mobile Telecommunications-2000）システム等の通信システムの無線装置３００（例：無線基地局）と双方向の情報伝送を行うための無線リンク（第２無線リンク）を有する。本実施形態では、上記第１無線リンクと第２無線リンクの無線周波数が異なるため、無線中継装置２００の送信出力を高く設定しても植え込み型無線装置１００は干渉を受けない。このため、無線中継装置２００を植え込み型無線装置１００の近傍に設置することができるので、植え込み型無線装置１００の送信電力を増加させずに済み（大幅に低減できる）、特定の無線通信システムの無線装置間に直接無線リンクをはって無線伝送する従来の方式と比べて、電池寿命を伸ばした遠方の通信システムとの通信が実現可能である。また、無線中継装置２００は、植え込み型無線装置１００に接続される生体機器（例：生体内に植え込まれた医用機器で、心臓ペースメーカ等である）からのデータ発生を検出したとき、植え込み型無線装置１００に対し送信電力を変更（送信電力の停止又は低下）させるための制御（制御信号を植え込み型無線装置１００に送信）を行うため、心臓ペースメーカ等の生体内機器に対する植え込み型無線装置１００の電波の影響を防ぐことができる。さらに、上記のような植え込み型無線装置１００の送信電力の変更は、植え込み型無線装置１００自身で判断し制御することができる（詳細は後述する）。
【００２１】
図１に示す上記無線中継装置２００は、例えば、図２に示すように構成される。
【００２２】
（無線中継装置２００の第１構成例）
図２において、この無線中継装置２００は、第１無線リンク用アンテナ２０１、第１無線リンク用デュープレクサ２０２、アップリンク用周波数コンバータ２０３、ダウンリンク用周波数コンバータ２０４と、第２無線リンク用デュープレクサ２０５、第２無線リンク用アンテナ２０６から構成される。本例では、第１無線リンクの上り無線信号周波数をｆ１ｕ、下り無線信号周波数をｆ１ｄ、また第２無線リンクの上り無線信号周波数をｆ２ｕ、下り無線信号周波数をｆ２ｄｒとして、以下説明を進める。
【００２３】
上記アップリンク用周波数コンバータ２０３は、第１無線リンク用デュープレクサ２０２で分離された第１無線リンクの上り無線周波数信号ｆ１ｕをｆ２ｕに変換して第２無線リンクの上り信号を生成する。この第２無線リンク上り信号は、第２無線リンクの確立に必要な所要送信電力Ｐ１まで増幅された後、第２無線リンク用デュープレクサ２０５、第２無線リンク用アンテナ２０６を介して空間に放射される。
【００２４】
上記ダウンリンク用周波数コンバータ２０４は、第２無線リンク用デュープレクサ２０５で分離された第２無線リンクの下り無線周波数信号ｆ２ｄをｆ１ｕに変換して第１無線リンクの下り信号を生成する。この第１無線リンク上り信号は、第１無線リンクの確立に必要な所要送信電力Ｐ２まで増幅された後、第１無線リンク用デュープレクサ２０２、第１無線リンク用アンテナ２０１を介して空間に放射（植え込み型無線装置１００に向けて放射）される。
【００２５】
第１無線リンク用アンテナ２０１は、植え込み型無線装置１００と無線中継装置２００の第１無線リンクを確立するためのアンテナであり、第１無線リンク用デュープレクサ２０２を接続することにより、送信と受信でこのアンテナを共用する。第２無線リンク用アンテナ２０５は、無線中継装置２００と特定システムの無線装置３００間の無線リンク、すなわち第２無線リンクを確立するためのアンテナであり、第２無線リンク用デュープレクサ２０５を接続することにより、送信と受信でこのアンテナを共用する。
【００２６】
このように本実施形態によれば、第１無線リンクと第２無線リンクは、無線周波数が異なっているため、無線中継装置２００から出力される第２無線リンクの無線信号出力Ｐ２を、植え込み型無線装置１００の上り無線信号出力Ｐｉ（ここでは、Ｐｉという）より大きく設定しても、無線中継装置２００が植え込み型無線装置１００に与える干渉、いわゆる与干渉（第１無線リンクと第２無線リンク間の干渉）を極めて小さくできる。つまり、植え込み型無線装置１００の上り無線信号出力の送信電力を小さく設定しても、生体から遠方に設置されている特定のシステムの無線装置３００との通信が実現できる。さらに、植え込み型無線装置１００の送信電力を大幅に低減することができるので、電池消耗が抑えられ、装置の小型化が図れるようになる。
【００２７】
また、上記無線中継装置２００は、図３に示すように構成される。
【００２８】
（無線中継装置２００の第２構成例）
図３において、この無線中継装置２００は、図２に示したアップリンク用周波数コンバータ２０３と、ダウンリンク用周波数コンバータ２０４に替わって、アップリンク用変調器２１３と復調器２１０、ダウンリンク用変調器２１１と復調器２１４、信号処理回路２１２が備えられる。
【００２９】
アップリンク用復調器２１０は、第１無線リンク用アンテナ２０１、第１無線リンク用デュープレクサ２０２を介して第１無線リンクの上り無線信号を受信し、上りデータの復調を行う。信号処理回路２１２はアップリンク用復調器２１０で復調した上りデータに、第２無線リンクの確立に必要なデータ等を付加する。信号処理回路２１２で生成された上りデータは、その後、アップリンク用変調器２１３で第２無線リンク用の上り無線信号に変換される。アップリンク変調器２１３は、この上り無線信号を第２無線リンクの確立に必要な所要送信電力Ｐ２まで増幅する。本例においては、第１無線リンクの上り無線信号周波数ｆ１ｕと、第２無線リンクの上り無線信号周波数ｆ２ｕは、同じであっても異なっても良い。ただし、ｆ１ｕとｆ２ｕが同じである場合、信号処理回路２１２は、第１無線リンクと第２無線リンクが干渉しないように、上りデータを処理（例えば、フレーム送信タイミング制御処理等）する。
【００３０】
また、アップリンク用復調器２１０は第１無線リンクの上り無線信号を受信した際に、植え込み型無線装置１００に接続される生体機器からのデータ発生を示す情報を上記上りデータから抽出し、その結果を信号処理回路２１２に出力する。信号処理回路２１２は植え込み型無線装置１００の送信電力を停止又は低下させるための制御信号を生成し、ダウンリンク変調器２１１に出力する。このようにしてダウンリンク変調器に送られた上記制御信号は、第１無線リンク用アンテナを介して植え込み型無線装置１００に送られる。植え込み型無線装置１００は、受信した上記制御信号に含まられる送信電力の制御情報に基づいて、自局の送信電力を停止あるいは低下させる。また、アップリンク用復調器２１０は植え込み型無線装置１００から生体内の所定の機器からのデータ発生を知らせる検出情報を受信した際に、植え込み型無線装置１００から出力される信号の受信感度（受信C／Nなど）を求めて信号処理回路２１２に出力する。信号処理回路２１２はその受信感度に応じて植え込み型無線装置１００で送信すべき最小の送信電力を決定し、その決定した送信電力値を制御情報としてダウンリンク変調器２１１に送出する。ダウンリンク変調器２１１は、信号処理回路２１２から受け取った情報を制御信号に含め、第１無線リンクの無線周波数信号に変換して出力する。植え込み型無線装置１００では、上記のようにして無線中継装置２００から送信された制御信号に基づく送信電力の制御がなされる。
【００３１】
このように無線中継装置２００は、受信感度に応じて植え込み型無線装置１００の送信電力を変更するため、植え込み型無線装置１００との通信を保ちつつも
該植え込み型無線装置１００からの送信電力を常に最小に保つことができる。その結果、植え込み型無線装置１００から放射電波が人体や生体内機器に影響を与えるのを極力抑えることができる。
【００３２】
さらに、信号処理回路２１２は植え込み型無線装置１００から生体内の所定の機器からのデータ発生を知らせる検出情報を受信した際に、アップリンク用復調器２１４から出力される受信感度に応じて、第１無線リンクの下り無線信号の送信電力を変更することができる。これにより、無線中継装置２００から送信される第１無線リンクの下り無線信号の送信電力を必要最小限に抑えることができるので、無線中継装置２００が生体の近傍に設置されることによる人体への影響を低くすることが可能であるとともに、無線中継装置２００の小型化が可能である。
【００３３】
ダウンリンク用復調器２１４は、第２無線リンク用アンテナ２０６、第２無線リンク用デュープレクサ２０５を介して第２無線リンクの下り無線信号を受信し、下りデータの復調を行う。信号処理回路２１２はダウンリンク用復調器２１４で復調した下りデータに、第１無線リンクの確立に必要なデータ等を付加する。信号処理回路２１２で生成された下りデータは、その後、ダウンリンク用変調器２１１で第１無線リンク用の下り無線信号に変換される。ダウンリンク変調器２１１は、この下り無線信号を第１無線リンクの確立に必要な所要送信電力Ｐ１まで増幅する。本例においては、上記同様、第２無線リンクの下り無線信号周波数ｆ２ｄと、第１無線リンクの下り無線信号周波数ｆ１ｄは、同じであっても異なっても良い。ただし、ｆ１ｄとｆ２ｄが同じである場合、信号処理回路２１２は、第１無線リンクと第２無線リンクが干渉しないように、下りデータを処理（例えば、フレーム送信タイミング制御処理等）する。
【００３４】
このような構成によれば、信号処理回路２１２にて第１無線リンクと第２無線リンク間の干渉を小さくするための信号処理が施されるので、第１無線リンクと第２無線リンクの無線周波数が同じであっても第１無線リンクと第２無線リンク間の干渉を低くすることができる。これにより、前述した無線中継装置２００の第１構成例と同様の効果を得ることが可能である。また、植え込み型無線装置１００に対する送信電力制御を行うことで、心臓ペースメーカ等の生体内機器に対する植え込み型無線装置１００の電波の影響を防ぐことができる。
【００３５】
また、上記無線中継装置２００は、図４に示すように構成される。
【００３６】
（無線中継装置２００の第３構成例）
図４において、この無線中継装置２００は、図３に示した無線中継装置２００の構成に、情報入力回路２２１、表示器２２２、マイクロホン２２３、スピーカ２２４が加えられ、これらが信号処理回路２１２に接続される。信号処理回路２１２は、アップリンク用復調器２１０から出力される復調データに、情報入力回路２２１とマイクロホン２２３からの音声信号を加えたデータをアップリンク用変調器２１３に出力する。また、信号処理回路２１２は、ダウンリンク用復調器２１４から出力される復調データから、表示回路２２２とスピーカ２２４に与える信号を生成するとともに、第１無線リンクの下り無線信号の生成に必要なデータをダウンリンク用変調器２１１に与える。
【００３７】
このような構成により、前述した無線中継装置２００の第２構成例と同様な効果が得られるとともに、生体の目、口、指を用いて当該無線中継装置２００との情報交換が可能になる。
【００３８】
また、上記無線中継装置２００は、図５に示すように構成される。
【００３９】
（無線中継装置２００の第４構成例）
図５において、この無線中継装置２００は、無線中継装置用アンテナ２３０、無線中継装置用デュープレクサ２３１、アップリンク用変調器２１３と復調器２１０、ダウンリンク用変調器２１１と復調器２１４、信号処理回路２１２から構成される。本例において、上記アップリンク用変調器２１３と復調器２１０、上記ダウンリンク用変調器２１１と復調器２１４、上記信号処理回路２１２は、前述した無線中継装置２００の第３構成例と同様に動作する。
【００４０】
上記無線中継装置用アンテナ２３０は第１無線リンクと第２無線リンクで共用する。本実施形態では、第１無線リンクと第２無線リンクとを１つのアンテナで共用するため無線中継装置用デュープレクサ２３１が設けられている。この無線中継装置用デュープレクサ２３１は第１無線リンクの無線周波数を通過させるバンドパスフィルタと、第２無線リンクの無線周波数を通過させるバンドパスフィルタとで構成される。また、第１無線リンクと、第２無線リンクの送信タイミングが一致しない場合は、上記無線中継装置用デュープレクサ２３１にＲＦスイッチ（図示省略）が設けられ、第１無線リンクと、第２無線リンクの送信タイミングに応じて上記ＲＦスイッチが切り換えられ、所望の無線リンクを通過させるバンドパスフィルタと接続される。
【００４１】
このような構成によれば、第１無線リンク用アンテナ、第２無線リンク用アンテナを個々に設ける必要がなくなるので、より簡易な構成となり、かつ前述した無線中継装置２００の第２構成例と同様な効果が得られる。
【００４２】
さらに、上記無線中継装置２００は、図６に示すように構成される。
【００４３】
（無線中継装置２００の第５構成例）
図６において、この無線中継装置２００は、図３に示した無線中継装置２００の第２構成例と比べて、第１無線リンク用副アンテナ２４０を設けている点が異なる。本実施形態の場合、アップリンク用復調器２１０は、第１無線リンク用アンテナ（＝第１無線リンク用主アンテナという）２０１と、第１無線リンク用副アンテナ２４０を用いてダイバーシチ受信を行う。
【００４４】
このような構成によれば、第１無線リンクのアップリンクの信号劣化を救済することができるので、より誤り率の少ない伝送が可能になるとともに、前述した無線中継装置２００の第２構成例と同様の効果を得ることが可能である。
【００４５】
次に、図１に示す上記植え込み型無線装置１００について説明する。この植え込み型無線装置１００は、例えば、図７に示すように構成される。
【００４６】
図７において、この植え込み型無線装置１００は、植え込み用アンテナ１０１、植え込み用デュープレクサ１０２、植え込み用変調器１０３、植え込み用復調器１０４、植え込み用信号処理回路１０５、送受信制御信号生成回路１０６から構成される。植え込み用信号処理回路１０３は、生体に植え込まれた医用電気機器１１０（以下、植え込み医用機器という）からのデータを入力し、第１無線リンクの確立に必要なデータに変換する。また、第１無線リンクを通して受信したデータを上記植え込み医用機器１１０で受信可能なデータに変換する。植え込み用変調器１０３は、植え込み用信号処理回路１０５で処理された上りデータを第１無線リンクの上り無線信号に変換するとともに、第１無線リンクの確立に必要な電力まで増幅する。植え込み用復調器１０４は、第１無線リンクの下り無線信号を受信して下りデータを復調する。送受信制御信号生成回路１０６は植え込み用変調器１０３と復調器１０４をＯＮ/ＯＦＦ制御するための信号を生成する。植え込み用デュープレクサ１０２は、植え込み用アンテナ１０１を上り無線信号の送信、下り無線信号の受信において共用するために用いられる。
【００４７】
次に、上記のように構成された植え込み型無線装置１００の動作について説明する。
【００４８】
植え込み医用機器１１０から植え込み用信号処理回路１０５へのデータが発生したとき、送受信制御信号生成回路１０６は、植え込み用変調器１０３の動作を停止させるための信号を生成し、第１無線リンクの上り信号の送信を停止させる。さらに、送受信制御信号生成回路１０６は、植え込み用復調器１０４の動作を継続させるための信号を生成し、当該植え込み用復調器１０４を動作状態にする。
【００４９】
このように本発明の植え込み型無線装置１００では、植え込み医用機器１１０からのデータが発生している間は、植え込み用変調器１０３の動作を停止させて第１無線リンクの上り無線信号の送信を停止する。これにより、植え込み型無線装置１００から発射される電波が、植え込み医用機器１１０に対し電磁干渉を与えないよう防ぐことができるため、植え込み医用機器１１０との間の処理動作を安定的に保つことがでできる。また、第１無線リンクの上り無線信号の送信を停止している期間、植え込み用復調部１０４を動作状態とするため、外部通信システムの無線装置からの情報を受け取って処理することができる。例えば、生体内の植え込み医用機器１１０に対し動作制御（例：心臓ペースメーカの心拍数を制御する等）を行うことができる。さらに、植え込み用復調器１０４は無線中継装置２００から出力される信号の受信感度（受信Ｃ／Ｎなど）を求めて植え込み用信号処理回路１０５に出力する。植え込み用信号処理回路１０５はその受信品質に応じて無線中継装置２００で送信すべき最小の送信電力を決定し、その決定した送信電力値を制御情報として植え込み用変調器１０３に送出する。植え込み用変調器１０３は、植え込み用信号処理回路１０５から受け取った情報を制御信号に含め、第１無線リンクの無線周波数信号に変換して出力する。無線中継装置２００では、上記のようにして植え込み型無線装置１００から送信された制御信号に基づいて自局の送信電力を制御する。このように植え込み型無線装置１００は無線中継装置２００の送信電力が最小の送信電力になるよう送信電力の変更を行うため、無線中継装置２００からの下り送信電力が常に最小に抑えられる。その結果、無線中継装置２００が生体の近傍に設置されることによる人体への影響を低くすることが可能であるとともに、無線中継装置２００の小型化が可能である。
【００５０】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、これに限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。上述した植え込み型無線装置１００の場合、植え込み医用機器１１０からのデータが発生しているときに、自局の送信を停止させる制御動作（ＯＦＦ制御）を行うが、自局の送信をＯＦＦにしないで、人体や生体内の医用機器に影響を与えない最小の送信電力で送信するような送信電力を設定し、その送信電力で送信するような形態であってもよい。
【００５１】
上記例において、前記無線中継装置２００のダウンリンク用周波数コンバータ２０４、ダウンリンク用復調器２１４とダウンリンク用変調器２１１の周波数変換機能が第１無線リンク接続手段に、アップリンク用周波数コンバータ２０３、アップリンク用復調器２１０とアップリンク用変調器２１３の周波数変換機能が第２無線リンク接続手段に対応する。また、信号処理回路２１２の送信電力変更制御機能が送信電力変更手段、送信電力変更指示手段、送信電力適応変更手段に、
同回路２１２の受信動作継続制御機能が受信動作継続手段に、自局送信電力制御機能が自局送信電力変更手段に対応する。さらに、植え込み型無線装置１００の送受信制御信号生成回路１０６の送信制御信号生成機能が送信電力制御手段に、植え込み用信号処理回路１０５の相手局電力制御機能が無線中継送信電力制御手段に、受信制御信号生成機能が受信動作制御手段に対応する。
【発明の効果】
【００５２】
以上、説明したように、本願発明によれば、無線中継装置は無線装置との接続に第１無線リンク、外部の通信システムとの接続に第２無線リンク、それぞれ異なる無線周波数にて双方の無線リンクを確立するので、無線中継装置の送信出力を高く設定しても無線装置は干渉を受けない。このため、無線中継装置を無線装置の近傍に設置できるので、当該無線装置の送信電力を増加させることなく無線リンクの確立が可能である。これにより、無線装置の電池寿命を伸ばすことができ、装置の小型化を図ることができる。また、無線中継装置は、無線装置に接続される生体機器（例：生体内に植え込まれた医用機器）からのデータ発生を検出したとき、無線装置に対し送信電力を変更（送信電力の停止又は低下）させる制御を行うため、心臓ペースメーカ等の生体内機器に対する無線装置の電波の影響を防ぐことができる。さらに、上記のような無線装置の送信電力の変更は、自局で判断し制御することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用される無線中継システムの概略構成を示す図である。
【図２】 図１に示す無線中継装置の第１構成例を示す図である。
【図３】 図１に示す無線中継装置の第２構成例を示す図である。
【図４】 図１に示す無線中継装置の第３構成例を示す図である。
【図５】 図１に示す無線中継装置の第４構成例を示す図である。
【図６】 図１に示す無線中継装置の第５構成例を示す図である。
【図７】 図１に示す植え込み型無線装置の構成例を示す図である。
【図８】 生体内機器からの情報を外部に伝送する従来の無線システム例を示す図である。
【符号の説明】
１００ 植え込み型無線装置
１０１ 植え込み用アンテナ
１０２ 植え込み用デュープレクサ
１０３ 植え込み用変調器
１０４ 植え込み用復調器
１０５ 植え込み用信号処理回路
１０６ 送受信制御信号生成回路
１１０ 植え込み医用機器
２００ 無線中継装置
２０１ 第１無線リンク用アンテナ（第１無線リンク用主アンテナ）
２０２ 第１無線リンク用デュープレクサ
２０３ アップリンク用周波数コンバータ
２０４ ダウンリンク用周波数コンバータ
２０５ 第２無線リンク用デュープレクサ
２０６ 第２無線リンク用アンテナ
２１０ アップリンク用復調器
２１１ ダウンリンク用変調器
２１２ 信号処理回路
２１３ アップリンク用変調器
２１４ ダウンリンク用復調器
２２１ 情報入力回路
２２２ 表示器
２２３ マイクロホン
２２４ スピーカ
２３０ 無線中継装置用アンテナ
２３１ 無線中継装置用デュープレクサ
２４０ 第１無線リンク用副アンテナ
３００ 通信システムの無線装置
Claims (12)
- 生体内に植え込まれた無線装置と、外部の通信システムとの間の無線通信を中継する無線中継方法において、
前記無線装置と前記通信システムとの間に無線中継装置を設け、
前記無線装置と前記無線中継装置とを第１無線リンクにより接続し、
前記無線中継装置と前記通信システムとを第２無線リンクで接続し、
前記無線中継装置は、前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、前記無線装置の送信電力を停止又は減少させる制御信号を、前記無線中継装置での受信感度から決定された電力で前記無線装置に送信し、前記無線装置の送信電力を変更することを特徴とする無線中継方法。 - 請求項１記載の無線中継方法において、
前記無線中継装置は、前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、前記無線装置の送信電力を、前記無線中継装置での受信感度から決定された電力に変更する制御信号を前記無線装置に送信し、該無線装置の送信電力を変更させることを特徴とする無線中継方法。 - 請求項１又は２に記載の無線中継方法において、
前記無線中継装置は、前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、前記無線装置の受信動作を継続させる制御信号を前記無線装置に送信して該無線装置の受信動作を継続させることを特徴とする無線中継方法。 - 請求項１乃至３いずれか１項に記載の無線中継方法において、
前記無線中継装置は、前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、受信感度に応じて自局の送信電力を必要最小限に決定することを特徴とする無線中継方法。 - 生体内に植え込まれた無線装置と、外部の通信システムとの間の無線通信を中継する無線中継方法において、
前記無線装置と前記通信システムとの間に無線中継装置を設け、
前記無線装置と前記無線中継装置とを第１無線リンクにより接続し、
前記無線中継装置と前記通信システムとを第２無線リンクで接続し、
前記無線装置は、自局と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、自局の送信電力を停止又は減少させる一方自局の受信動作を継続し、該受信感度から決定された電力で前記無線中継装置が下り信号を送信するように、制御信号を前記無線中継装置に送信することを特徴とする無線中継方法。 - 請求項５記載の無線中継方法において、
前記無線装置は、自局と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、受信感度に応じて前記無線中継装置の送信電力を必要最小限にする制御信号を前記無線中継装置に送信して該無線中継装置の送信電力を変更させることを特徴とする無線中継方法。 - 生体内に植え込まれた無線装置と、外部の通信システムとの間の無線通信を中継する無線中継装置において、
前記無線装置と第１無線リンクにより接続する第１無線リンク接続手段と、
前記通信システムと第２無線リンクで接続する第２無線リンク接続手段と、
前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、前記無線装置の送信電力を停止又は減少させる制御信号を、当該無線中継装置での受信感度から決定された電力で前記無線装置に送信する送信電力変更手段とを備えたことを特徴とする無線中継装置。 - 請求項７記載の無線中継装置において、
前記送信電力変更手段は、前記無線装置の送信電力を、当該無線中継装置での受信感度から決定された電力に変更する制御信号を前記無線装置に送信し、該無線装置の送信電力を変更させる無線中継装置。 - 請求項７記載の無線中継装置において、
前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、前記無線装置の受信動作を継続させる制御信号を該無線装置に送信して該無線装置の受信動作を継続させる受信動作継続手段をさらに備えたことを特徴とする無線中継装置。 - 請求項７乃至９のいずれか１項に記載の無線中継装置において、
前記無線装置と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、受信感度に応じて自局の送信電力を必要最小限に決定する自局送信電力変更手段を備えたことを特徴とする無線中継装置。 - 無線中継装置を介して外部の通信システムとの間の無線通信を行う生体内に植え込まれた無線装置であって、
自局と接続される生体内の所定の機器からのデータ発生を検出したときに、自局の送信電力を停止又は減少させる一方自局の受信動作を継続し、該受信感度から決定された電力で前記無線中継装置が下り信号を送信するように、制御信号を前記無線中継装置に送信する送信電力制御手段を備えたことを特徴とする無線装置。 - 請求項１１記載の無線装置において、
前記送信電力制御手段は、受信感度に応じて前記無線中継装置の送信電力を必要最小限にする制御信号を前記無線中継装置に送信して該無線中継装置の送信電力を変更させる無線中継送信電力制御手段を備えたことを特徴とする無線装置。
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