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JPH0411810B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0411810B2
JPH0411810B2 JP57073027A JP7302782A JPH0411810B2 JP H0411810 B2 JPH0411810 B2 JP H0411810B2 JP 57073027 A JP57073027 A JP 57073027A JP 7302782 A JP7302782 A JP 7302782A JP H0411810 B2 JPH0411810 B2 JP H0411810B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
temperature
antenna
capsule
crystal resonator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP57073027A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58190736A (en
Inventor
Hiroyasu Funakubo
Seiji Kojima
Sumyuki Ishigami
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Denpa Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Denpa Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Denpa Co Ltd filed Critical Tokyo Denpa Co Ltd
Priority to JP57073027A priority Critical patent/JPS58190736A/en
Publication of JPS58190736A publication Critical patent/JPS58190736A/en
Publication of JPH0411810B2 publication Critical patent/JPH0411810B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/024Means for indicating or recording specially adapted for thermometers for remote indication
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/32Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using change of resonant frequency of a crystal

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、生体内温度の測定に用いる装置に関
するものであり、詳しくは、温度変化に応じて共
振周波数の変化する圧電振動子を備えた無電源の
小型カプセルを生体内等の測定対象に送り込み、
この測定対象外より与えた励起に応じて生ずる前
記振動子の残響を検知してカプセル周辺の温度を
測定するセンサとしての小型カプセルを有する生
体内温度測定装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a device used for measuring temperature in a living body, and more specifically, to a device equipped with a piezoelectric vibrator whose resonant frequency changes according to temperature changes. A small capsule without power supply is sent to the measurement target such as inside a living body,
The present invention relates to an in-vivo temperature measuring device that has a small capsule as a sensor that measures the temperature around the capsule by detecting the reverberation of the vibrator that occurs in response to excitation applied from outside the measurement object.

[従来の技術] 近時、例えば腸管内に生息する細菌は、ヒトや
動物の健康状態、病気の発生などに大きな影響を
与えていると言われ、医学や食品関係の分野にお
いてはこの種の細菌の研究が重要な課題の一つと
されている。
[Prior Art] Recently, it has been said that bacteria living in the intestinal tract, for example, have a great influence on the health conditions of humans and animals, and the occurrence of diseases. Bacteria research is considered to be one of the important issues.

ところでこのような細菌の研究を行なうに当つ
ては、採取した細菌を腸内と同様の環境下で培養
することが必要であるから、その特定の環境条件
しての温度、圧力、PH等について予めこれを知得
しておかねばならないことになる。また前述した
生体内の所定部位における環境を知得すること
は、単に前述した腸内細菌の生育条件を知ること
だけでなく、個体差のある生体についつて個々の
健康状態を診断する上の要素としも有益なものと
なる。
By the way, when conducting this type of bacterial research, it is necessary to culture the collected bacteria in an environment similar to that of the intestines, so we need to know the specific environmental conditions such as temperature, pressure, pH, etc. This must be known in advance. In addition, knowing the environment at a specific site within a living body is not only important for knowing the growth conditions of intestinal bacteria as described above, but is also an element in diagnosing the health status of each living organism, which has individual differences. will also be beneficial.

そこで、従来よりこのような目的に対応するも
のとして、センサを内蔵して無線で情報を送り出
すラジオカプセルを用いた医用テレメータが考え
られている。
Therefore, a medical telemeter that uses a radio capsule that has a built-in sensor and transmits information wirelessly has been considered as a device that can meet this purpose.

しかしこの方式でも次のような難点が指摘され
ている。すなわち前記のラジオカプセルは、ヒ
ト、動物が呑み下して体腔内に送り込まれる必要
があるという使用上の制約条件に対し、それが送
信器を必要とすることから電子回路、電池等が自
蔵式となるために寸法、重量の上で小型化が難か
しく、被測定生体の日常生活を拘束したり、測定
中に心理的ストレスを与えるなどの避け難い不具
合を招到するという問題である。
However, even with this method, the following difficulties have been pointed out. In other words, the radio capsule mentioned above has a restriction in its use that it must be swallowed by humans and animals and delivered into the body cavity, but since it requires a transmitter, it has no internal electronic circuits, batteries, etc. This poses a problem in that it is difficult to miniaturize due to dimensions and weight, which leads to unavoidable problems such as restricting the daily life of the living body to be measured and giving psychological stress during measurement.

また電池の容量から長時間の連続使用には適さな
いという問題も指摘される。
Another problem has been pointed out that the battery capacity makes it unsuitable for long-term continuous use.

[発明が解決しようとする課題] 本発明者はこれらの種々の点に鑑み、生体内の
温度測定を目的として、温度変化に応じて共振周
波数の変化する水晶振動子の残響効果を利用する
ことにより、特別な送信器や電池を必要としない
小型カプセル形情報発信器を開発した。
[Problems to be Solved by the Invention] In view of these various points, the present inventor has devised an object to utilize the reverberation effect of a crystal oscillator whose resonant frequency changes according to temperature changes, for the purpose of measuring temperature inside a living body. We have developed a small capsule-shaped information transmitter that does not require a special transmitter or battery.

[課題を解決するための手段] 本発明はかかるテレメータとして好適に使用さ
れる生体内温度測定装置を提供するものであり、
その特徴は、生体内での使用のために耐薬品性表
面で覆われかつカプセル形状に形成されている容
器に、アンテナ、及びこのアンテナを介して伝え
られる高周波により励振しかつ共振周波数が温度
に応じて変化する水晶振動子を内装した無電源の
生体内温度測定用センサとしての小型カプセル
と、生体外部に配置されて、前記水晶振動子の共
振周波数の上下にわたり周波数が段階的に変化す
る高周波パルスを断続的に掃引する送信部、及び
前記水晶振動子が励振された後に持続する残響高
周波信号(エコー)を受信する受信部を有する
送・受信装置と、を備えたことを特徴とする生体
内温度測定装置にある。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides an in-vivo temperature measuring device suitably used as such a telemeter,
It is characterized by a container that is covered with a chemical-resistant surface and formed in the shape of a capsule for in-vivo use, and is excited by an antenna and a high frequency transmitted through this antenna, and whose resonant frequency changes depending on the temperature. A small capsule as a sensor for measuring temperature inside a living body without a power supply, which is equipped with a crystal oscillator that changes accordingly, and a high frequency that is placed outside the living body and whose frequency changes stepwise above and below the resonant frequency of the crystal oscillator. A transmitter/receiver device comprising: a transmitter that sweeps pulses intermittently; and a receiver that receives a reverberant high-frequency signal (echo) that persists after the crystal resonator is excited. It's in the internal temperature measuring device.

ここで上記容器が生体内温度の測定のために耐
薬品性表面で覆われるとは、容器表面に例えば耐
酸性又は耐アルカリ性等の耐薬品性処理を施すこ
とで与えられる。
Here, the above-mentioned container is covered with a chemical-resistant surface for measurement of in-vivo temperature, which is achieved by subjecting the container surface to a chemical-resistant treatment such as acid resistance or alkali resistance.

[実施例] 以下本発明の実施態様を図面に基づいて説明す
るが、これに先立つて本発明の原理につき水晶振
動子を例にして説明しておくと、この水晶振動子
は一般に共振特性がきわめて尖鋭であつて、その
共振特性を示すQ値は数100万にも達し、周波数
が安定して、しかも残響効果の大きいものとして
知られている、いま水晶振動子に空中線(アンテ
ナ)を付けたものをその共振周波数で励振させた
ときの状態をオシロスコープで観察すると、第1
図に示した如く、送信中(時間toの間)巣は水晶
振動子は共振し、送信を停止するときの端子電圧
は減衰振動を持続し、その減衰特性は次式で示さ
れる。
[Example] Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings, but first, the principle of the present invention will be explained using a crystal resonator as an example. This crystal resonator generally has resonance characteristics. It is now known that an antenna is attached to a crystal oscillator, which is extremely sharp, has a Q value that indicates its resonance characteristics, reaches several million, has a stable frequency, and is known to have a large reverberation effect. If you use an oscilloscope to observe the state when the object is excited at its resonant frequency, the first
As shown in the figure, the crystal oscillator resonates during transmission (during time t), and the terminal voltage maintains damped oscillation when transmission is stopped, and its damping characteristic is expressed by the following equation.

X=Ae-Ktcos(ωt+α) ……(1) k=ω/2Q ……(2) ただしX:振幅 A:定数 ω:減衰振動域における角周波数 また減衰時間ΔTはΔT=1/kで示されQ値
に依存するから、水晶振動子でQ値が10万、共振
周波数を28MHzとすれば減衰時間ΔTはmsecのオ
ーダーとなる。そして、水晶振動子は温度に対し
比例して共振周波数が変化する特性を有する(第
2図参照)から、前記減衰振動(残響)を検出し
てその振動周波数を知ることにより、水晶振動子
の温度、換言すれば水晶振動子周辺の環境温度を
知ることができるのである。
X=Ae -Kt cos(ωt+α)...(1) k=ω/2Q...(2) Where, X: Amplitude A: Constant ω: Angular frequency in the damped vibration range Also, the damping time ΔT is ΔT=1/k. Therefore, if the Q value of a crystal resonator is 100,000 and the resonance frequency is 28 MHz, the decay time ΔT will be on the order of m sec . Since a crystal resonator has the characteristic that its resonant frequency changes in proportion to the temperature (see Figure 2), by detecting the damped vibration (reverberation) and knowing its vibration frequency, the resonant frequency of the crystal resonator changes in proportion to the temperature. It is possible to know the temperature, in other words, the environmental temperature around the crystal resonator.

第3図は、以上の原理を本発明に適用した場合
に構成される情報発信器としての小型カプセルで
あるセンサの構造の一例を示しており、1は第2
図に示した共振周波数特性を備えた水晶振動子、
2はフエライトコア3に巻回されたループアンテ
ナであり、その両端子は前記水晶振動子1の対向
電極端子Pに接続されて並列回路を構成してい
る。なおこれらは樹脂モールドされ、水晶振動子
1の一部は時定数を考慮してモールド4の外部に
突出されている。
FIG. 3 shows an example of the structure of a sensor, which is a small capsule as an information transmitter, constructed when the above principle is applied to the present invention, and 1 is a second sensor.
A crystal resonator with the resonant frequency characteristics shown in the figure,
A loop antenna 2 is wound around a ferrite core 3, and both terminals thereof are connected to a counter electrode terminal P of the crystal resonator 1 to form a parallel circuit. Note that these are resin-molded, and a part of the crystal resonator 1 is projected outside the mold 4 in consideration of the time constant.

またこのように構成された本例の小型カプセル
としてのセンサは、体腔内の温度を測定するため
に使用されるものであるから、その使用環境を考
慮して外表面に耐薬品処理である金メツキ処理を
行なつた。
Furthermore, since the sensor configured as a small capsule in this example is used to measure the temperature inside the body cavity, the outer surface is coated with chemically resistant metal, taking into consideration the environment in which it will be used. A plating process was performed.

なお本例の小型カプセルであるセンサは、直径
10mm、高さ20mm程度のカプセル形状に設けた。
The sensor, which is a small capsule in this example, has a diameter of
It was installed in a capsule shape of about 10mm and 20mm in height.

次に前記小型カプセルであるセンサとの組合せ
て用いられる送・受信装置の一例を示す回路第4
図イにより説明すると、同図においてTXは送信
部、RXは受信部を表わしている。5はクロツク
発振器であり、これから出力されるクロツクパル
スは分周器6によつて適当周期のクロツク信号
CLKとされ、カウンタ7に加えられる。ここで
クロツク信号はi個づつ繰り返し計数され、デイ
ジタル/アナログ変換器8で1、2、……n(V)
の間を段階的に変化したアナログ制御電圧信号と
なり、レベルシフト回路を経て電圧制御可変周波
数発振器9に入力され、周波数てい倍器10、電
力増幅器11を経てアンテナ12より電波として
送信される。
Next, circuit No. 4 shows an example of a transmitting/receiving device used in combination with the sensor which is the small capsule.
To explain with reference to Figure A, in the same figure, T X represents a transmitting section and R X represents a receiving section. Reference numeral 5 designates a clock oscillator, and the clock pulses outputted from this are converted into clock signals of an appropriate period by a frequency divider 6.
CLK and added to counter 7. Here, the clock signal is repeatedly counted every i clock signal, and the digital/analog converter 8 converts the clock signal into 1, 2, ... n (V).
It becomes an analog control voltage signal that changes in steps between 1 and 2, is inputted to the voltage controlled variable frequency oscillator 9 via a level shift circuit, and is transmitted as a radio wave from an antenna 12 via a frequency multiplier 10 and a power amplifier 11.

ここで周波数てい倍数10および電力増幅器1
1には前記分周器の分岐した出力が入力されてこ
れらの動作をon/off制御することにより、各周
波数ごとに所定の単位周期Tのうち前段期間tA
(数msec程度)だけ出力送信され、後段期間tB(数
sec程度)は出力が遮断されるようになつてい
る。したがつてアンテナ12から送信されるの
は、連続する各単位周期の期間tA1、tA2、……、
tAoに従つて、順次fp+Δf、fp+2Δf……fp+nΔfが
段階的に変化する周波数信号VCOとして送信さ
れることになり、これが全体としてnT時間毎に
繰り返される。
where the frequency multiplier is 10 and the power amplifier is 1
1 is inputted with the branched output of the frequency divider and controls these operations on/off to control the pre-stage period t A of the predetermined unit period T for each frequency.
(about several m sec ), and the output is cut off during the subsequent period t B (about several m sec ). Therefore, what is transmitted from the antenna 12 is the period t A1 , t A2 , . . . of each consecutive unit period.
According to t Ao , f p +Δf, f p +2Δf . . . f p +nΔf are transmitted as a stepwise changing frequency signal VCO in sequence, and this is repeated every nT time as a whole.

ここで本発明が生体を温度測定の対象とし、前
記第2図、第3図イ,ロの特徴をもつものとして
例示した小型カプセルであるセンサを使用する場
合を考えると、前記の如く掃引される周波数の1
ステツプ当りの変化は100Hz(0.1℃に相当)であ
り、他方任意の温度(例えば33℃)に相応するよ
うにfpの周波数を設定しておけば、前記小型カプ
セル内の水晶振動子1は各単位周期の期間tBにお
いて共振特性に応じた残響を生ずることになる。
Now, if we consider that the present invention uses a living body as the object of temperature measurement and uses the sensor which is a small capsule as exemplified as having the characteristics of FIGS. 2 and 3, a and b, 1 of the frequency
The change per step is 100Hz (corresponding to 0.1℃), and if the frequency of f p is set to correspond to an arbitrary temperature (for example, 33℃), the crystal resonator 1 in the small capsule will be Reverberation is generated in accordance with the resonance characteristics during the period t B of each unit period.

次に受信部について述べると、受信部は前記水
晶振動子が第4図ロRX−ONで示すように各単
位周期T内の期間tB毎に受信動作を行ない、第4
図ロTX−ONで示すように他の期間tAでは受信
作用を停止して誤動作しないように高周波増幅器
14が前記分周器6からの入力によつてon/off
制御される構成となつている。
Next, referring to the receiving section, in the receiving section, the crystal oscillator performs a receiving operation every period t B within each unit period T, as shown by R X -ON in FIG.
As shown by T
It has a controlled configuration.

そして、第4図イに示した回路では、送信周波
数をfp+Δf、fp+2Δf……fp+nΔfと掃引したとき
に水晶振動子で生ずる残響レベルは、前述した送
信周波数が水晶振動子の共振周波数と一致した時
が最も大きくなり、共振周波数から離れるほど値
は小さくなるのでこの特性を利用して、受信電力
が最大レベルとなつたときの受信周波数を共振周
波数として検出するように回路構成されている。
In the circuit shown in Figure 4A, the reverberation level generated in the crystal oscillator when the transmission frequency is swept as f p + Δf, f p + 2 Δf...f p + n Δf is determined by the fact that the above-mentioned transmission frequency is The value is highest when it matches the resonant frequency, and the value decreases as it moves away from the resonant frequency.Using this characteristic, the circuit is configured to detect the received frequency when the received power reaches its maximum level as the resonant frequency. has been done.

すなわち、受信された残響周波数は、減衰器1
3、高周波増幅器14、局部発振器16に接続さ
れた混合器15を経て、復調器17により中間周
波信号をフイルタリング、増幅後、レベル検波し
て残響レベルに比例した直流検波出力を得るよう
にしている。
That is, the received reverberant frequency is
3. After passing through the mixer 15 connected to the high frequency amplifier 14 and the local oscillator 16, the intermediate frequency signal is filtered and amplified by the demodulator 17, and then level detected to obtain a DC detection output proportional to the reverberation level. There is.

そしてこの検波出力はコンパレータ18で一定
の基準電圧と比較される。基準電圧より検波出力
が大きいときのみこのコンパレータ18はパルス
を出力する。
This detected output is then compared with a constant reference voltage by a comparator 18. This comparator 18 outputs a pulse only when the detected output is greater than the reference voltage.

第4図ロのタイミングチヤートによつてコンパ
レータ18の出力パルスに関する説明を行なう。
同図の〜は第4図イ回路中の波形を示す。コ
ンパレータ18から得られた出力パルス
(COMP PLS)は減衰器13の減衰量制御用
のカウンタ20とラツチドライバー22に入力さ
れる。カウンタ20は前記出力パルスが入力され
た時だけ、すなわち受信できた時だけカウントが
進みその結果減衰器13は第4図ロの(ATT)
に示すように減衰量が増えていく。
The output pulses of the comparator 18 will be explained using the timing chart shown in FIG. 4B.
- in the figure indicate waveforms in the circuit of Figure 4A. The output pulse (COMP PLS) obtained from the comparator 18 is input to a counter 20 and a latch driver 22 for controlling the amount of attenuation of the attenuator 13. The counter 20 increments the count only when the output pulse is input, that is, only when it is successfully received.
The amount of attenuation increases as shown in .

水晶振動子の残響は、共振周波数に近付いてい
くときは受信入力レベルも漸増する方向にあるた
め、減衰器13を通して受信動作が行なわれる
が、送信周波数が共振周波数に達した後、残響レ
ベルは低下していくので受信が出来なくなる。
As the reverberation of the crystal oscillator approaches the resonant frequency, the receiving input level also gradually increases, so the receiving operation is performed through the attenuator 13, but after the transmitting frequency reaches the resonant frequency, the reverberation level decreases. As it continues to drop, reception becomes impossible.

このときの送信周波数が受信レベルの最大値す
なわち水晶振動子4の共振周波数を示すことにな
るから、送信初期から受信最大レベルに至るまで
の前記送信周波数掃引のステツプ数をカウンタ2
1で計算してこれを表示させる。
Since the transmission frequency at this time indicates the maximum value of the reception level, that is, the resonant frequency of the crystal oscillator 4, the number of steps in the transmission frequency sweep from the initial stage of transmission to the maximum reception level is counted by the counter 2.
1 and display it.

カウンタ21には予め33℃がプリセツトされ送
受信の都度0.1℃づつカウントアツプしていき、
水晶振動子の共振周波数に近付いていくと受信に
よるパルス出力がコンパレータ18から得られ、
これがカウンタ20と同時にラツチドライバー2
2にも入力される。このパルスがラツチドライバ
ー22に入力される度にカウンタ21の内容が該
ラツチドライバー22に転送記憶されて、表示器
23に温度表示される。
The counter 21 is preset at 33°C and counts up by 0.1°C each time it is transmitted or received.
As the resonant frequency of the crystal oscillator approaches, a received pulse output is obtained from the comparator 18.
This is the latch driver 2 at the same time as the counter 20.
2 is also input. Every time this pulse is input to the latch driver 22, the contents of the counter 21 are transferred and stored in the latch driver 22, and the temperature is displayed on the display 23.

すなわち送信周波数が水晶振動子の共振周波数
の手前から共振周波数に達するまでの間、コンパ
レータ18からのパルス出力によつて表示温度も
更新されて、カウンタ21の最新の内容が表示さ
れるが、共振周波数を過ぎると受信レベルの低下
により、コンパレータ18からパルス出力は出な
くなるため、表示温度はそのままで止まり、水晶
振動子のその時の温度を表示することになる。
In other words, during the period when the transmission frequency reaches the resonant frequency from just before the resonant frequency of the crystal resonator, the displayed temperature is also updated by the pulse output from the comparator 18, and the latest contents of the counter 21 are displayed. When the frequency is exceeded, the reception level decreases and the pulse output is no longer output from the comparator 18, so the displayed temperature remains unchanged and the current temperature of the crystal resonator is displayed.

第5図は、前述したセンサとしての小型カプセ
ルをヒトが呑下して、体腔内の温度を測定する状
態を示しており、これはヒト以外の動物であつて
も同様である。
FIG. 5 shows a state in which a human swallows the small capsule as the sensor described above and measures the temperature inside the body cavity, and this is the same even in animals other than humans.

第5図イの例ではループ型のアンテナ(例えば
線径2mm)31に可変コンデンサ32に直列に接
続して最大感度となるような値にし、このアンテ
ナ31を測定者が適宜移動させながら測定するよ
うにした。
In the example shown in Fig. 5A, a loop-type antenna 31 (for example, wire diameter 2 mm) is connected in series to a variable capacitor 32 to obtain the maximum sensitivity, and the measurer measures while moving this antenna 31 as appropriate. I did it like that.

また第5図ロの例ば半円筒スパイラル型のアン
テナ33を用いた場合を示しているが、アンテナ
の指向性の点でイ図のものに比べて有効であつ
た。
Furthermore, FIG. 5B shows a case where a semi-cylindrical spiral antenna 33 is used, which is more effective than the antenna shown in FIG. 5B in terms of antenna directivity.

第6図は、以上の温度測定装置を用いて測定し
た体内温度の経時変化の一例を示している。
FIG. 6 shows an example of changes over time in internal body temperature measured using the above-described temperature measuring device.

次に送・受信装置の他の構成例を第7図の回路
図および第8図の各部出力のタイムチヤートを示
した図に基づき説明する。
Next, another example of the structure of the transmitting/receiving device will be explained based on the circuit diagram of FIG. 7 and the time chart of outputs of each part shown in FIG. 8.

第4図イに示す実施例では、受信信号出力の有
り、無しを検出することによつてシステムの制御
と計測を行なつているのに対し、この第7図の実
施例では受信信号の有り、無し検出と同時に、水
晶振動子の残響信号に受信部のPLL回路を位相
同期させて、このPLL回路56内のVCO−2の
周波数をカウンタ58で直接計数することにより
水晶振動子の周波数、つまり温度を計測するもの
である。
In the embodiment shown in Fig. 4A, the system is controlled and measured by detecting the presence or absence of a received signal output, whereas in the embodiment shown in Fig. 7, the presence or absence of a received signal is detected. , At the same time as the absence detection, the PLL circuit of the receiving section is phase-synchronized with the reverberation signal of the crystal oscillator, and the frequency of the VCO-2 in this PLL circuit 56 is directly counted by the counter 58, so that the frequency of the crystal oscillator, In other words, it measures temperature.

以下本実施態様につき具体的に説明すると、ク
ロツク発振器41に入力が加えられるタイミング
コントロータ42は、カウンタ43、デイジタ
ル/アナログ変換器44、電圧制御可変周波数発
振器45を動作させ、第4図に示した例と同様に
単位周期T毎に順次漸増するように掃引された周
波数信号VCO−1(本例では約455kHz)が出力さ
れる。そしてこの周波数は、スイツチSW−A、
衝撃増幅器46、局部発振器48からの信号を受
ける混合器47、バンドパスフイルタ49、スイ
ツチSW−B、電力増幅器50を経てアンテナ5
1より送信され、このときの送信は第8図で示す
ように各単位周期Tの前段半期間tAで出力され、
後段半期間では遮断されるようになつており、第
8図のtBで示すように該後段半期間内で受信状態
に入る。この送信/遮断の制御は、タイミングコ
ントローラ42がスイツチSW−Bをon/offし
て行なう。
To explain this embodiment in detail below, a timing controller 42 to which input is applied to a clock oscillator 41 operates a counter 43, a digital/analog converter 44, and a voltage-controlled variable frequency oscillator 45, as shown in FIG. Similarly to the above example, a frequency signal VCO-1 (approximately 455 kHz in this example) which is swept so as to increase gradually every unit period T is output. And this frequency is switch SW-A,
The antenna 5 passes through the impact amplifier 46, the mixer 47 that receives the signal from the local oscillator 48, the bandpass filter 49, the switch SW-B, and the power amplifier 50.
1, and the transmission at this time is output in the first half period tA of each unit period T, as shown in FIG.
It is designed to be cut off during the latter half period, and enters a receiving state within the latter half period, as shown by tB in FIG. This transmission/cutoff control is performed by the timing controller 42 by turning on/off switch SW-B.

以上は送信部TXの初期状態のものであり、こ
の後、送信周波数が所定の水晶振動子の共振周波
数に近付し、後記受信部RXの受信帯域に入つて
くると、スイツチSW−Aは周波数信号VCO−2
側に切換えられることになるが、この点について
は後述する。
The above is the initial state of the transmitter T A is frequency signal VCO-2
This point will be discussed later.

受信部RXは、タイミングコントローラ42に
よつてon/off制御されるスイツチSW−Cによ
り、前記した各単位周期Tの期間tBにおいて受信
可能となり、この期間tBにおいて所定の水晶振動
子の生ずる残響を高周波増幅器52、送信側と同
じ局部発振器48の信号を受ける混合器53、バ
ンドパスフイルタ54、中間周波増幅器55を経
た受信周波数を位相同期ループ(以下PLL回路
とする)56に入力させる。
The receiving section R The resulting reverberation is passed through a high-frequency amplifier 52, a mixer 53 that receives the same signal from the local oscillator 48 as that on the transmitting side, a bandpass filter 54, and an intermediate frequency amplifier 55, and the received frequency is input to a phase-locked loop (hereinafter referred to as a PLL circuit) 56. .

そしてこのPLL回路56は、極めて短時間に
ロツクするようにルーブ定数が定められており、
またこの初期状態ではサンプルホールド回路57
はタイミングコントロータ42からの入力がoff
であるためスルーとなつており、PLL回路の位
相検波出力はPLL回路の電圧制御発振器の端子
VCO−INに入力される。
This PLL circuit 56 has a rube constant determined so that it locks in an extremely short time.
Also, in this initial state, the sample hold circuit 57
The input from the timing controller 42 is off.
Therefore, the phase detection output of the PLL circuit is passed through the terminal of the voltage controlled oscillator of the PLL circuit.
Input to VCO-IN.

そして前記発振器(VOC)45の発信周波数
VCO−1が入力周波数に一致しているとき、す
なわちPLL回路56がロツクしているときは、
ロツクシグナル(LOCKSIG)を出力し、この信
号が連続して一定回数植られる安定ロツク状態と
なつたときに、タイミングコントローラ42はス
イツチSW−AをVCO−2側に切り換え、またサ
ンプルホールド回路57を一定時間毎にon/off
させて、一定の単位時間の間(本例では約
0.1sec)、ホールドされた電圧がPLL回路56の
端子VCO−INに加えられるようにしている。
And the oscillation frequency of the oscillator (VOC) 45
When VCO-1 matches the input frequency, that is, when the PLL circuit 56 is locked,
When a lock signal (LOCKSIG) is output and a stable lock state is reached where this signal is continuously applied a certain number of times, the timing controller 42 switches the switch SW-A to the VCO-2 side, and also switches the sample hold circuit 57. On/off at regular intervals
for a certain unit time (in this example, approximately
0.1 sec), the held voltage is applied to the terminal VCO-IN of the PLL circuit 56.

そして、このときタイミングコントローラ42
はPLL回路から出力される周波数信号VCO−2
をカウンタ58で計数させ、この計数値によつて
ラツチ・駆動回路59を動作させることにより、
検出共振周波数に相応した温度を表示部60で表
示させるようにしている。すなわちこのときの表
示が測定温度である。
At this time, the timing controller 42
is the frequency signal VCO−2 output from the PLL circuit
is counted by the counter 58, and the latch/drive circuit 59 is operated based on this counted value.
A temperature corresponding to the detected resonance frequency is displayed on the display section 60. That is, the display at this time is the measured temperature.

PLL回路56のロツクが解消すれば、スイツ
チSW−AはVCO−1側に復帰される。
When the PLL circuit 56 is unlocked, the switch SW-A is returned to the VCO-1 side.

このように本実施態様においては、生体内に送
り込まれた小型カプセルであるセンサ内の水晶振
動子の共振特性と関係して、送信する周波数が共
振特性に近付くまでは、周波数信号VCO−1側
のループをなし、共振周波数に近付くとVCO−
2側のループに切換えらて正確な温度測定をなす
ようにしているのである。
In this manner, in this embodiment, in relation to the resonance characteristics of the crystal oscillator in the sensor, which is a small capsule sent into the living body, the frequency signal VCO-1 side is forms a loop, and as it approaches the resonant frequency, VCO−
The loop is switched to the second side to ensure accurate temperature measurements.

[発明の効果] 以上述べた如く、本発明によりなる生体内温度
測定装置は、無電源で小さなカプセル形状に形成
してこれに水晶振動子を内装したセンサを、耐薬
品制表面で覆つて生体内で使用するものであり、
生体外部に配置される送・受信装置との間で高周
波数を送受信することで、生体の所望する部位の
温度を制度よく測定することができる効果があ
る。
[Effects of the Invention] As described above, the in-vivo temperature measuring device according to the present invention consists of a sensor that is formed into a small capsule shape without a power source and has a crystal resonator therein, and is covered with a chemical-resistant surface. It is used internally,
By transmitting and receiving high frequencies with a transmitting/receiving device placed outside the living body, it is possible to accurately measure the temperature of a desired part of the living body.

またカプセル形状のセンサは、無電源式であつ
て水晶振動子にアンテナを組付けただけのもので
足りるため、測定対象である生体に対してその日
常生活を拘束することがなく、また測定時におけ
る心理的なストレスを軽減できるため、目的とす
る部位等に負担をかけることなく温度測定が可能
となる効果がある。
In addition, the capsule-shaped sensor is a power-free type and requires only an antenna attached to a crystal oscillator, so it does not restrict the daily life of the living body being measured. This has the effect of making it possible to measure temperature without putting stress on the target area, etc., since the psychological stress can be reduced.

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

図面第1図は水晶振動子の共振残響特性を説明
する図、第2図は本発明に適用する水晶振動子の
特性の一例を示す図、第3図イは本発明に適用す
る温度測定用センサとしての小型カプセルの構造
概要を示す図、第3図ロはその回路図、第4図イ
は小型カプセルであるセンサと組合せて使用され
る送・受信装置の一例を示す回路図、第4図ロは
同回路の各部出力を示したタイムチヤート図、第
5図イ,ロは測定状態を説明するための図、第6
図は測定結果の一例を示す図、第7図は送・受信
装置の他の例を示す図、第8図は同回路の各部出
力を示したタイムチヤート図である。
Figure 1 is a diagram for explaining the resonant reverberation characteristics of a crystal resonator, Figure 2 is a diagram showing an example of the characteristics of a crystal resonator applied to the present invention, and Figure 3A is a diagram for explaining the resonant reverberation characteristics of a crystal resonator applied to the present invention. Figure 3 (b) is a circuit diagram showing the structure of a small capsule as a sensor; Figure 4 (a) is a circuit diagram showing an example of a transmitting/receiving device used in combination with a sensor that is a small capsule; Figure B is a time chart showing the output of each part of the circuit, Figures 5A and 5B are diagrams to explain the measurement status, and Figure 6 is a time chart showing the output of each part of the circuit.
7 is a diagram showing an example of the measurement results, FIG. 7 is a diagram showing another example of the transmitting/receiving device, and FIG. 8 is a time chart showing the outputs of each part of the circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 生体内での使用のために耐薬品性表面で覆わ
れかつカプセル形状に形成されている容器に、ア
ンテナ、及びこのアンテナを介して伝えられる高
周波により励振しかつ共振周波数が温度に応じて
変化する水晶振動子を内装した無電源の生体内温
度測定用センサとしての小型カプセルと、 生体外部に配置されて、前記水晶振動子の共振
周波数の上下にわたり周波数が段階的に変化する
高周波パルスを断続的に掃引する送信部、及び前
記水晶振動子が励振された後に持続する残響高周
波信号(エコー)を受信する受信部を有する送・
受信装置と、 を備えたことを特徴とする生体内温度測定装置。
[Scope of Claims] 1. A container covered with a chemically resistant surface and formed in the shape of a capsule for use in a living body is provided with an antenna and a radio frequency transmitted through the antenna, which is excited and has a resonant frequency. A small capsule is used as an unpowered in-vivo temperature measurement sensor that contains a crystal oscillator that changes depending on the temperature; A transmitter comprising a transmitter that intermittently sweeps a changing high-frequency pulse, and a receiver that receives a reverberant high-frequency signal (echo) that persists after the crystal resonator is excited.
An in-vivo temperature measuring device comprising: a receiving device;
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