Presentation slide for JSUM 87th meeting (May 2015, Yokohama), session 87-ki-016.

1. 空中超音波尿流計測用の指嵌め型
ドプラテレメーター送信機
松本成史、竹内康人、柿崎秀宏
旭川医科大学 医学部 腎泌尿器外科学講座
y.takeuchi@ieee.org
JSUM87(2014) 87基016
2014.5.09@パシフィコ横浜

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再度見たい人は
JSUM87ki016
または登壇者氏名
Yasuhito Takeuchi
をKeyWordにしてgoogleで検索して下さい。

3. 先ず初めに、どういう計測をやっていて、
何が問題ないし魂胆、勘所、すっ飛ばかし所
なのかを、かいつまんで説明します。

4. The Subject of the Study:
Measurement of Urination/放尿の計測
Measurement of Speed-Time of Running Urea Drop in
Air/空中を飛行する尿の時間速度計測
DIY(do it for yourself)/Wearable Device

6. ウロダイナミクスの先駆けが尿流測定 (uroflowmetrey: UFM).
機器や検査所見の単純さ, 患者への非侵襲性から UFM は瞬く間に全国の泌尿器科施設に
普及したが, 検査場所で図の如くの機器に対して排尿をしてもらわなければならない.
＜尿流計（流量計）＞ ＜尿流測定のパラメーターと尿流波形＞
(s)
(mL/s)
平均尿流率
排尿時間
最大尿流率
排尿量
20
10
30
10 20
10 20 30
10
10 20 30
10
（正常）
（前立腺肥大症）
（腹圧排尿）

9. 13th IRMMW (1988)
Takeuchi Y., “CW Doppler Systems for External Urodynamics Study, Comparison between Electromagnetic Wave
and Airborne Ultrasound" 13th IRMMW session F1.8, SPIE Volume 1039, 1988

10. Takeuchi Y. “CW Doppler Systems for External Urodynamics Study, Comparison between electromagnetic Wave
and Airborne Ultrasound" 13th IRMMW session F1.8, SPIE Volume 1039, 1988
13th IRMMW (1988)

11. Let’s move to
Patient-Own Device//Patient Self Management
of Health-Care
however
Bad Word In Fashon NOW
DIGITAL HEALTH
(we don’t like this word)

12. D I Y
DO IT FOR YOURSELF

18. 空中の水滴の反射率 (echogenicity) は, 超音波でも電磁波（マイクロ波～ミ
リ波）でも“非常に大きい”。生体軟部組織の中での臓器界面や血球の反射
率が高々数％以下に留まるのに対し、空気対水はほぼ100％の反射率。
これは本計測において非常に有利な点である。

19. 空中を飛行する雤滴、尿滴の径は1~2mm前後、40KHz空中超音波
(λ=8.5mm)には反射源性はレイリー領域の最大限度近くにある。

25. Signal
Spectrum
Conventional
Method Uroflow-
metry Data
Doppler-Based
Uroflowmetry
Substitute

26. Ridge Tracing on Spectrogram
(With Speckle Reduction and 2D Smoothing)
Is this good (or applicable) for uroflowmetry
substitute?

27. そこで
もともとの意図通りに「無線式」にしよう
という訳だが、色々制約がある。
採用可能な至近距離無線システムの方式上の制約
指はめユニット上での電力供給上の制約
何もかも搭載で重厚長大満艦飾にならない事
実用的な商用設計が可能な事
防水ないし防滴構造が望ましい

28. こういう感じにしたいのだが
指はめドプラから雲中へスマホ経由２段構え通信
中間のスマホで信号処理と計測を行う

29. 考えられ得る、または採用可能な方式
NBFM SCPC Legacy System
(医用テレメーターの日本規格)
いわゆるNFC(Near Field Communication)
規格の中からどれか、特にBAN(Body
Area Network)とか
スマホの類とあまねく通信出来そうな
「BlueTooth」

30. スマホの類とあまねく通信出来そうな
「BlueTooth」
明らかにこれが本命である。ただし！
難関がたくさんある

31. 433.925MHz ISM band SCPC 方式での先行試作

32. 433.925MHz ISM band SCPC 方式での先行試作

33. 433.925MHz ISM band SCPC 方式での先行試作
必要なアンテナが大き過ぎて載せられない
必要な中間アンプの回路量が多過ぎて載せられない
故にダメ

34. ハンドフリー電話応答用のBlueTooth
ヘッドセットの部品を援用して、そのマイ
クロホン音声登りチャンネルを利用する。
BlueTooth送信系に必要な瞬発力を持った
リチウムポリマ電池を採用する

41. 現状で、電気的には正しく動いているのに
BlueTooth通信系が「任意のデバイス間」では
ハンドシェーク（ペアリングという「方言」
で呼ばれる）してくれない。

42. このような設定なら動くので目下これで実験中

43. この瞬時大食漢のせいでこれまでの設計の電池電源が使えない！
同じ問題なので、先のと同じスライドを流用させて頂きます。
ドプラ送受信系の消費電流も先のと殆ど同じです。

44. 必要な瞬発力の理由で期待していたこの設計がダメになった。

45. まとめに代える
おさらい
および「宿題報告」の予告編
以下、同じ問題なので先のスライドを流用します。

46. Bluetoothは2.4GHz帯を79の周波数チャネルに分け、
利用する周波数をランダムに変える周波数ホッピン
グを行いながら、半径10 - 100m程度のBluetooth搭載
機器と、最大24Mbpsで無線通信を行う。モバイル通
信における廉価な通信端末用の規格であり、厳密な
送受信の制御や秘匿性は考慮されていない。

47. 日本国内でBluetooth機器を利用するには、電波法に基づくいわゆる小
電力無線局の一種、最大空中線電力10mWの小電力データ通信システ
ムの無線局として技術基準適合証明を、更に電気通信事業者の回線に
接続するものは電気通信事業法に基づく技術基準適合認定も受けたも
のでなければならない。これらの認証を受けた製品は技適マークが表
示される。 技術基準適合証明を受けていない機器を使用することは不
法無線局を開設したとして電波法第4条違反となり、第110条に規定す
る罰則の対象にもなる。 また、電波法令の技術基準には「一の筐体に
収められており、容易に開けることができないこと」とされ、特殊ね
じなどが用いられているので、利用者は改造はもちろん保守・修理の
為であっても分解してはならないとされる。

48. 2.4GHz帯は本来、無線通信以外の業務に用いられるISMバンドであ
り、電子レンジがこの周波数を使用するため動作中は強力な混信を受
けるが、総務省告示周波数割当計画脚注に容認しなければならないと
されている。 また、RFIDを利用した電子タグシステムの免許局・登
録局やアマチュア無線にも割り当てられており、これらからの混信も
容認しなければならず、逆に妨害を与えてはならないので使用中止を
要求されたらこれに従わねばならない。 更に、Bluetooth機器と同等
の小電力無線局として電子タグシステムの特定小電力無線局などがあ
り、これらは先に使用しているものが優先するが、実際には混信を完
全に回避できるものではない。

49. Bluetoothは汎用インターフェイスであり、様々な機器
に採用されている。携帯電話・スマートフォン・PHS
携帯電話やPHSの高機能化に伴い、携帯電話類同士や
携帯電話類とBluetoothに対応したモバイル機器との間
での情報の受け渡しに使われるようになっている。ワ
イヤレスヘッドセットでは中級品以下までBluetoothの
採用が進んでいる。
スマートフォンではiPhoneや、AndroidOSを搭載して
いるタイプでは標準機能として採用されている。

50. ただし！
バージョンやプロファイルが「多過ぎて」複雑怪奇
ハンドシェーク（ペアリングという方言で呼ばれる）の
手続きが非常に排他的(誤接続や混戦の帽子に必須だが)
ある物を他の用途に流用する事が非常に難しい。端末機
器側の組み込みソフトウエアの別途開発が必須になる。

51. それでも！
基礎ハードウエアシステムは現在すでにほぼ全てのス
マホやPDAに標準搭載されている。
故に使わずもがなの状況。
上下両端のアプリと組み込みソフトが開発の本題。

52. 上下両端のアプリと組み込みソフトが開発の本題
必要な吊しの部品は全て中国や北欧から買える
（残念ながら米国や日本からではなかった）

53. ただしのただし！
まだまだ色んな厄介な問題が潜んでいる。
（追ってまた説明します）

54. つづく
（それは来年またね）