次世代内視鏡の要素技術と方式に関する研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08455201
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 内山 明彦 早稲田大学, 理工学部, 教授 (50063615)
• 研究分担者: 斎藤 恵一 早稲田大学, 人間総合研究センター, 助手 (90277799) ; 庄子 習一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (00171017)
• キーワード: 生体伝送器 / パルス変調 / 生体信号 / バイオテレメトリ / 内視鏡

研究概要

内視鏡は現在診断および治療に広く用いられており、その効用は極めて大きい。しかし、管の直径が大きく、患者にとって必ずしも無侵襲とは言えない。本研究においては、大きさのみならず複合機能を持った次世代の内視鏡の要素および方式を開発する。
1997年度においては人体を信号伝送路として利用する方式について開発を行った。人体は海水と同程度の電気伝導度を持っているので、搬送周波数を選ぶことにより直接信号を伝送し得る。約50KHzがこれに適している。平均送信電力を少なくすることと雑音の影響を除くためにパルス変調(pwm)を採用した。その結果、100Hz以上の信号も実用上問題なく伝送し得ることを確認した。このことは体内からも無線で情報を送り出すことが出来、また逆に体内の電子機器に無線で電力を供給することも可能である。したがって、カプセル方式の機器においては内部の電池を必要としないので直径を小さく出来呑み易くなる。なお、今年度はアナログ方式の変調を用いたが、デジタル方式に変更する予定である。
その他、伝送の多重化についても検討を行った。内視鏡においてはセンサからの信号のみならず機構部分を制御するための信号などが必要である。また、治療時に用いる場合には他の機器(特に電気メス)からの電気雑音も多いことが予想される。したがって、スペクトル拡散方式の採用が有効でありこれに関する伝送誤りについても検討した。現時点では回路素子数が多く内視鏡に適用するには無理があるが、専用のICを開発することにより可能となろう。来年度はこれまでの結果をもとに、従来のものとは異なる方式の内視鏡を設計する。

研究成果

• [文献書誌] 半田,庄子,武田: "「生体情報計測用ワイヤレスマイクロシステムの研究」(第2報)" 医用電子と生体工学. 35・特. 297- (1997)
• [文献書誌] 武田,庄子: "経口型生体情報計測マイクロカプセル用マルチマイクロセンサの試作" 医用電子と生体工学. 35・特. 112- (1997)
• [文献書誌] T. Handa, S. Shoji, S. Ike, S. Takeda, T. Sekiguchi: "A Very Low-Power Consumption Wireless ECG Monitoring System Using Body as a Signal Transmission Medium." Tech. Dig. Int. Conf. on Solid-State Sensors and Actuators. Vol.2. 1003-1006 (1997)
• [文献書誌] 池,半田,武田,中田,石塚,庄子: "生体情報計測システム用カスタムICの基礎研究" 電気学会E部門総合研究会. (1997)
• [文献書誌] H. Nakanishi, R. Nakamura, S. Shoji, et. al: "Studies on SiO_2-SiO_2 Bonding with Hydrofluoric Acid" 11th IEEE Micro Electro Mechanical Systems Workshop. 609-614 (1998)
• [文献書誌] 京相,内山: "スペクトル拡散通信方式を用いた病院内テレメータの開発" 医用電子と生体工学. 35・特. 426- (1997)