生物体用偏光通信系统技术方案

本发明专利技术涉及偏光通讯装置、发射机、激光器、生物体用偏光通讯装置、反射光检测器以及脉波检测装置。本发明专利技术中的生物体功能辅助装置１是埋设在体内，且具备：用来与体外控制装置２通讯的发射机１１以及接收机１２。体外控制装置２是可从体外来控制被埋设在体内的生物体功能辅助装置１。体外控制装置２系具备：用来与生物体功能辅助装置１通讯的发射机２１以及接收机２２。发射机１１、２１将激光的偏光面予以调变之后，作为传送信号发射出去。接收机１２、２２备有可选择性地接受预定的偏光状态的光之受光装置。然后，接收机１２、２２输出与各自接收到的光的偏光状态（偏光角或椭圆率）相对应的电信号。能在人体之类的强散光性媒体内与人体外部之间进行全双工通讯，并可减少体内的装置所消耗的电力。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是涉及将偏光后的激光当成传送信号使用的偏光通讯装置，尤其涉及适用在于人体之类的强散光性媒体内与其外部之间的通讯等的偏光通讯装置；在欲取得有关散光性媒体的流动之类的信息时特别适用的反射光检测器；以及使用这些检测器来检测生物体有关的脉波的脉波检测装置。
技术介绍
传统的无线通讯通常是利用电波进行通讯。其中，为了符合更高传送速率的无线数据通讯的要求，必须开拓更新的频率。而在电波的领域内的开发工作中，则是以谋求准微米波、微米波的实用化为目标。另外，法律上未被分类在电波中的光，在无线通讯领域中的利用，也正在不断扩大当中。在运用光的无线数据通讯领域之中，具有利用尚未被规制为电波的广大的波段来提供高速的数据通讯的可能性。光的特性之一，系无法透过墙壁之类的不透明物体，所以适用于以房间为单位的无线LAN通讯、短距离的数据通讯。目前，在运用红外线的无线通讯之中，最具代表性的是IrDA(Infrared Data Association)方式的红外线数据通讯功能。它们是由红外线发光二极管与受光元件所构成，是以115.2kbps至4Mbps的速度来达成数据的交换。虽然通讯的距离很短，在1m以内，但是其最大的特征在于可用很低的成本来提供无线数据通讯。而今后需求的是传送容量更大，且通讯距离更远的光无线数据通讯。但是，如果采用发光二极管当作光源时，从发光二极管发射出来的光具有超过100nm以上的波长宽度，所以其最大的问题系在于无法有效利用其波段。此外，LED的寿命因受到其载波限制，所以难以进行超过100MHz以上的调制。为了解决这些问题，有效的方案是采用半导体激光器来作为光源。使用半导体激光器的话，不仅可很容易获得小于1nm的波长宽度，而且原理上而言，亦有可能进行超过1GHz的调制。但是，又有因混线而发生误动作的问题。可作为无线载波使用的光，并不像电波受到法律的规制，因此可自由地利用，但是，利用了相同波长的光无线通讯机器彼此之间，会有引起互相干扰的弊害。例如在已有的光无线数据通讯、IrDA方式，利用峰值波长为850nm至900nm的波长。即使使用半导体激光器，可实现高速传送且通信距离长的通讯装置，但是，只要是使用波长为850nm至900nm的波段中的任何一个波长，都会发生与IrDA方式之间互相干扰的问题。由于IrDA方式已经广泛地使用于现有的计算机中，如果会与IrDA方式发生互相干扰的问题的话，即使在法律上没有问题，在实用上也必须要避免该问题的发生。在医疗的领域中，有时为了持续地监视病变部位而利用各种传感器来检测体内的状态。以这种方式来记录和解析在生物体内所发生的现象的作法，对于解开生物体功能之谜，或者对于各种疾病的诊断、治疗而言、乃是非常重要，迄今已披露了许多的方法。这种情况下，如果想要直接地测定发生在生物体内的信号而采用传统的“侵入性的”方法的话，则有测定场所必须只局限在医院中的病床处的问题存在，相反地，如果想要测定在日常的自然环境下的生物体内现象时，又变成必须只能采用间接性的测定方法，无法立即直接掌握到生物体内的信号。因此有人想到以直接测定在自然环境下发生在生物体内部的信号为目的，先在生物体内埋设计算机以及测定用电路之类的用以直接测定生物体内信号所需的所有元件，并在体内令该装置自律性地完成测定工作。但是，这种情况成问题的是体内的装置与体外的装置之间的通讯装置。例如若采用有线的方式的话，会对感染的可能性产生不安，并且对于该装置的使用者的日常生活也会造成影响。而且，如果使用电波作为通讯装置的话，有可能受到来自其他的通讯装置所发生的电波的影响。再者，无线通讯机器以外的一般电子机器或闪电等也会放出电磁波，会有因为这些电磁波而造成错误动作的危险性。此外，电波即使是远距离的传输也能够保持其SN比，所以很可能产生遭别人对该电波的窃听或者遭人干扰的问题。这种问题不只是对于用以测定生物体的机器，即使对于起博器、人工肾脏或胰岛素泵浦之类的生物体辅助装置而言，也会发生。亦即，从埋设在体内的生物体辅助装置向体外的机器发送任何的监视信号时，或者，从体外的机器向生物体辅助装置发送控制信号等的情况下，这两者之间必须进行通讯，然而，这时所产生的问题系与前述的情况完全相同。因此，为了避免上述的问题，有人提出使用发光二极管，对光(红外线)进行强度调制，利用该种光在生物体的内外之间进行通讯的方案(日本的电子情报通信学会“信学技报”1995年10月MBE95-89)。具体而言，如第46图所示，将红外线收发射电路连接到在体内、体外双方的计算机系统131、134的串行接口。在红外线收发射电路中，发射电路132、136将从串行接口输出的数字数据当作红外线光来进行发送。而且接收电路133、135将所接收的红外线光转换成数字数据后，传送到计算机。至于体内侧的计算机系统131装备了CPU、存储器、附日历功能的即时时钟、A/D转换器、与外部通讯用的串行接口等，利用表面实装技术(SMT)而小型化地制作成只有名片般的大小。根据上述的装置可解决使用电波时所发生的弊害。然而，为了执行人体内外的通讯而使用光来当作传送信号的时候，会发生无法执行全双工通讯的问题。以下，将说明这种问题。第45图示出将经过强度调制后的光当作传送信号在生物体的内外之间进行通讯的通讯装置的一例。在体内系埋设有一个生物体功能辅助装置201。而该生物体功能辅助装置201具备的发射机211控制发光二极管的发光量并发射出经过强度调制后的光a。然后，体外控制装置202的接收机222接收由生物体功能辅助装置201的发射机211发射的光a。另一方面，生物体功能辅助装置201的接收机212则接收由体外控制装置202的发射机221发射的经过强度调制后的光(未图示)。但是，生物体由散光性极大的媒质(强散光媒质)组成，是由体液、细胞、组织等散光源复杂地构成，所以进入到生物体内的光a将会逐渐散乱而朝各种方向扩散。其结果是如第14图所示，生物体内辅助装置的发射机211所射出的光a的一部份也抵达生物体内辅助装置的接收机212。因为受到这个影响，当体内的发射机211或者体外的发射机221的其中一方正在发送光信号的期间，该正在进行送射中的装置就无法接收光信号。亦即，只能实现在一个时间内进行单向通讯的，而无法实现同时执行发射和接收的双向通讯的。对于需要进行紧急控制或者必须进行警告的情况而言，系不可或缺的通讯方式。例如有时候生物体功能辅助装置正在发送生物体的测定数据中，环境发生变化，而必须从外部对于生物体功能辅助装置进行紧急的控制。这个时候，如果无法执行的话，即使想要从生物体外的装置的发送部对生物体内的装置发送命令或数据，也必须等待先前的测定数据的收发射工作结束。生物体内的装置的控制一刻也不可延迟，因此这种收发射动作的延误可能招致严重的问题，因而更加必要。此外，经由“生物体”这种强散光性媒体所进行的通讯，相对于发送部所射出的光量，接收部能够接收到的光量仅占很小的比率。为了弥补这个损失，就必须使射出的光量足够大，因而就需要较大的电力。从生物体的外部向生物体内进行发送时，外部的发射机当然有充分的电力可用。但是，从生物体内向外部发送时，由于生物体内的装置可用的电量受到限制，因此如果发射机大量消耗电力的话，将不具实用性。此外，根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏光通讯装置，其特征为： 该偏光通讯装置具备： 调制激光的偏光面，作为发射信号发射的发射机；以及 具有选择性地接收预定的偏光状态的光的受光装置的接收机。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：天野和彦，川濑健夫，北村升二郎，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]