JPH0522536B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば室内に居住する被験者の生
体情報を集中管理するための、特に光を用いた生
体情報テレメトリ装置に関する。

［従来の技術］ 生体情報、例えば心電図や脳波を測定しようと
する場合、患者は測定機器に対して縛り付けられ
る状態とされ、自由な運動ができないようにされ
るのが通常である。

このような点を改善する手段として、被験者に
無線送信機を装着し、この送信機から被験者の測
定情報を電波により発信させ、患者が自由に運動
できる状態にして、心電図等を離れた位置から観
測できるようにすることが提案されている。これ
が生体遠隔計測（バイオテレメトリ）である。そ
して、このような無線を利用したバイオテレメト
リが諸方面で用いられるようになり、一般の病院
においても、入院患者の集中監視等のために広く
採用されている。

しかし、このようなバイオテレメトリは、ほと
んど無線電波を使用するものであり、このために
多くの制約を受けている。例えば、電波は他の電
気機器からの雑音の影響を受け易いものであり、
また他の電気・電子機器に妨害を与えることか
ら、電波法によつてその使用には激しい制約が加
えられ、自由に用いることができない。

特に病院のように直接生命に係る業務を行なつ
ているような場所で、しかも多様な電気・電子機
器が用いられている現場での電波の使用には問題
が多く、バイオテレメトリの特徴を充分に発揮で
きないのが現状である。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもの
で、被験者の心電図や体温等の生体情報を計測監
視する場合に、被験者の活動を拘束することな
く、しかも電波を伝送媒体としたときに生ずる他
の電気・電子機器との相互干渉の問題等を起こす
ことなく、生体情報を集中監視できるようにする
生体情報のテレメトリ装置を提供しようとするも
のである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る生体情報のテレメトリ装置にあ
つては、被験者からの測定情報を変調して光によ
りその情報を伝送するようにするものであり、特
にその送信機においては、少なくとも被験者に取
り付ける面を除く他の多数の面に向けて多数の発
光素子を配置設定して構成し、室内の全体の領域
に光信号が分布されるようにして、光信号を室内
に設定した受光手段によつて受光するようにした
ものである。

［作用］ 光を用いて情報を伝達する手段は種々開発され
ているものであるが、これらの光通信手段であつ
ては、変調した光を送信機から特定される方向に
放射し、この光の放射方向に設定された受光手段
によつて、上記送信器からの光を受信し、復調す
るようにしている。

しかし、上記のような生体情報テレメトリにこ
のような光通信手段を用いたのでは、送信機と受
信機との位置関係を特定して設定しなければなら
ず、被験者となる患者の活動を制約することにな
る。

これに対して上記のような生体情報テレメトリ
にあつては、患者に装着された送信機からは方向
を特定せずに変調光が送出されるようになり、室
内の特定される場所に設置された受光器におい
て、その変調光を確実に受信できるようになり、
生体情報が患者の活動内容、位置や姿勢等に関係
せずに正確に収集監視できる。受光器にあつて
は、送信機からの直接光を受光するようにしても
よいものであるが、当然壁等に反射した散乱光を
受信することもできるものであり、生体情報の伝
達は容易且つ正確に実施できる。

［実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説
明する。第１図は全体的な基本構成を説明するも
ので、この生体情報テレメトリはセンサ・トラン
スデユーサ部１０、多重化・変調部１１、および
送光部１２からなる送信システムと、受光部１３
および分離復調部１４からなる受信システムと、
さらに信号処理部１５により構成される信号処理
システムの３つの要素から構成される。

センサ・トランスデユーサ部１０は、被験者の
心電図や体温等の生体情報を電気信号に変換す
る。このセンサ・トランスデユーサ部１０は、例
えば心電図３チヤンネルおよび体温１チヤンネル
の測定データを得る心電図電極およびサーミスタ
により構成される。ここで、心電図信号におい
て、標準肢誘導心電図を測定する場合には、四肢
誘導用の結線回路を経て、また胸部誘導心電図を
測定する場合には、胸部誘導用の結線回路を経て
前置増幅器等に供給し、前処理を受けた後多重
化・変調部１１に入力される。また、体温信号は
サーミスタの抵抗変化として捕えられ、これを周
波数変化に変換した後多重化・変調部１１に入力
する。

第２図は多重化・変調部１１の構成を示し、ま
た第３図は上記多重化・変調部１１の動作を説明
するタイムチヤートを示すもので、センサ・トラ
ンスデユーサ部１０からの心電図信号Ａ１，Ａ
２，Ａ３と、体温信号Ｂの４つの信号は、それぞ
れ独立的に多重化回路２０に入力される。ここ
で、上記入力信号はクロツク信号Ｆを用いてそれ
ぞれ時分割多重化され、それぞれ信号ＣおよびＤ
として出力される。

上記信号ＣおよびＤは、PDM変換回路２１に
より、信号Ｅで示すようなPDM信号に変換され
るものであるが、デユーテイ比のことを考慮し
て、PPM変換回路２３でパルス位置変調とし、
信号Ｇのような細いパルスの信号として出力され
るようにする。また信号Ｅはフリツプフロツプ回
路２２により、信号Ｆで示すように分周され、多
重化回路２０のクロツク信号として使用される。

このようにして得られたPPM信号は、送光部
１２で発光素子の輝度変化に変換され、光信号と
して空間に伝送される。

第４図は上記変調された信号を伝送するための
送光器を説明するもので、Ａ図はその構成を示
し、Ｂ図は患者に対する取り付け状態を示してい
る。すなわち、この送光器４０はＢ図で示される
ように被験者となる患者の肩の部分に取り付け固
定されるもので、Ａ図で示すようにその下面部が
人体の肩上に設置される。そして、この送光部４
０は、その下面取り付け面を除く前後および左右
に向く方向、上方さらに斜め上方を向く方向にそ
れぞれ向いた多数の面が設定され、その各面がそ
れぞれに発光ダイオード４１ａ，４１ｂ，…が設
置され、その各ダイオード４１ａ，４１ｂ，…そ
れぞれからの発生光は、その取り付け面の向く方
向に放射されるようになつている。

すなわち、Ｂ図で示すようにこの発光器４０が
患者の肩上に取り付け設定された状態で、発生光
は患者の周囲および上方領域の全てに放射される
ようになるもので、特にこのように肩上に設置す
る例は、上腕の動きの小さい患者に適する。

また上腕の動きの大きい被験者に対しては、第
５図のＢで示すように人体の上腕の上部分に取り
付けるようにすると効果的である。第５図のＡは
このような場合の送光器５０の構成を示すもの
で、前記同様に取り付け面を除いて他のあらゆる
面に向くようにして多数の面を設定し、その各面
にそれぞれ発光ダイオード５１ａ，５１ｂ，…が
配置設定されるようにする。

すなわち、第４図および第５図で示された送光
器４０および５０にあつては、被験者の肩上、あ
るいは上腕部の人体動きに支障を与えない位置に
取り付け設定されるものであり、多数の発光ダイ
オード４１ａ，４１ｂ，…さらに５１ａ，５１
ｂ，…から発生された光は、被験者の周囲全体に
放射されるようになる。

このようにして送光器４０あるいは５０から発
生された信号は、受光部１３および分離復調部４
からなる受信システムによつて処理される。

受光部１３は、室内の天井または壁面に取り付
け設定した受光器によつて上記発生され送出され
た光信号を受信するもので光−電気変換を行な
い、変換された電気的信号はケーブルを介して受
信機に導かれる。

ここで、上記送光器４０および５０において設
定される多数の発光ダイオードは、それぞれ他方
向に向けて設定され、したがつて発生される光信
号は特定されない多数の方向に向けて放射される
ようになつている。このため、これら多数の発光
ダイオード４１ａ，４１ｂ，…あるいは５１ａ，
５１ｂ，…から発生された光は、送光器４０ある
いは５０から不特定多数の方向に放射されるよう
になり、天井面、壁面等により散乱反射されるよ
うになり、したがつて受光器おいては、このよう
な散乱光を含む光信号が受光できるように構成さ
れる。

送光器からの直接光を受光するためには、受光
器の受光面を送光器の方向に対面設定する必要が
あり、室内のいかなる場所に送光器が存在して
も、その全てに対応できるようにするには、数多
くの受光器を設定する必要がある。しかし、上記
したような散乱光を受信できるようにすれば、受
光器の数を特に多く設定する必要はない。また受
信回路のダイナミツクレンジが大きく設定される
ならば、送光器からの直接光および間接光の両方
を受信できるようになり、送光器４０あるいは５
０のように、あらゆる方向に光信号を放射させる
多数の発光ダイオード４１ａ，４１ｂ，…あるい
は５１ａ，５１ｂ，…を設定すれば、受光器の設
置場所等に制約を受けることがない。

このような受光器で室内の光信号を捕える場
合、この受光器には太陽光さらに照明光等の背景
光が同時に入射される。このため。上記受光器に
あつては、光学的フイルタを使用し、蛍光灯等の
照明光の影響を除去し、また太陽光に対しては光
信号を電気信号に変換した後、遮断周波数1KHz
のハイパスフイルタを通してその影響を除去する
ようにしている。さらに高周波波帯におけるノイ
ズを減少させるために500KHzのローパスフイル
タを用い、上記ハイパスフイルタと合わせて1K
Hz〜500KHzの通過帯域を有するバンドパスフイ
ルタを構成するようにしている。

このようにして得られた受信信号は、波形整形
回路で波形整形した後に分離・復調部１４に入力
させ、復調する。

第６図は分離・復調部１４の構成を示すもの
で、第７図にその動作を説明するタイムチヤート
を示す。受光器から得られたPPM信号Ａは、フ
リツプフロツプ回路６０によりPDM信号Ｂ、Ｃ
に復元されパルス幅−信号振幅変換回路６１およ
び６２により心電図１チヤンネルと体温１チヤン
ネルの情報を持つ三角波Ｅと、残りの心電図２チ
ヤンネルの情報を持つた三角波Ｄが得られるよう
にする。サンプルホールド回路６４により上記三
角波Ｅのピーク値をサンプルホールドし、心電図
１チヤンネルおよび体温１チヤンネルを時分割多
重化した信号Ｇを得る。また三角波Ｄもサンプル
ホールド回路６３によりサンプルホールドし、残
りの心電図２チヤンネルを時分割多重化した信号
とする。

このようにしてサンプルホールド回路６３およ
び６４から得た信号は、分離回路６５によつて３
種の心電図信号と体温信号Ｈの４つの信号に分
離される。ここで分離のためのクロツク信号とし
ては、フリツプフロツプ回路５０の出力Ｂおよび
Ｃを用いる。さらに心電図信号をローパスフイ
ルタに通すことにより、送信心電図が再生され、
体温信号Ｈは波形整形して矩形波にした後、周波
数−電圧変換回路６６により送信体温変化が電圧
変化に復調、再生される。

しかしこのようにパルス順序にしたがつて４チ
ヤンネル信号を区別するようにした場合、雑音等
によりチヤンネルの誤りを生ずる可能性が存在す
るものであるが、波形Ｄ、Ｅにおいて波高値があ
る設定値を越えた場合を検出し、フリツプフロツ
プ回路６０に対してチヤンネル同期パルスＦを送
り、正確な分離再生が行なわれるようにしてい
る。

このような構成によつて、受信・再生された４
チヤンネルの信号は、例えば16ビツト系のパーソ
ナルコンピユータおよびその周辺装置によつて構
成される信号処理システム１５によつて処理され
る。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、室内を自由に
移動し行動する状態の被験者から、例えば心電図
３チヤンネルおよび体温１チヤンネル等の計測動
作を、特に上記被験者を拘束することなく、また
その行動の範囲や姿勢等を制約することなく実行
できる。この計測監視動作に際しては、他の電
気・電子機器からの電磁干渉等を受けることがな
く、上記計測情報が正確に集中管理できるもので
あり、さらに生体に対する危険性や例えば酸素ガ
ス使用中におけるスパークの発生や引火の恐れな
しに、患者の生体観測が行なわれるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る生体情報テ
レメトリ装置を説明する構成図、第２図は上記装
置の多重化・変調部を説明する構成図、第３図は
上記多重化・変調部の動作を説明するタイムチヤ
ート、第４図および第５図はそれぞれ送光器の例
と共にその取り付け状態を示す図、第６図は上記
装置の分離復調部を説明する構成図、第７図は上
記分離復調部の動作を説明するタイムチヤートで
ある。 ４０，５０……送光器、４１ａ，４１ｂ，…５
１ａ，５１ｂ，……発光ダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人体に取り付けられたセンサ類からの検出信
   号が供給され、その検出信号に対応した変調信号
   を発生する携帯用の送信機と、 人体の一部に取り付け設定されるようになり、
   少なくともその取り付け面を除く他の多数の面の
   方向に向けて光放射方向が設定されるように多数
   の発光素子を配置設定した送光器と、 この送光器の多数の発光素子それぞれを、上記
   送信機の変調信号に基づき発光駆動する手段と、 室内に設定され、上記多数の発光素子により発
   生された光を受光する受光手段とを具備し、 上記送光器に設定された複数の発光素子によ
   り、上記室内の全体の領域に上記変調された光の
   信号が分布設定されるようにしたことを特徴とす
   る生体情報テレメトリ装置。