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非接触電力伝送システムおよび電子装置 コモンズ

国内特許コード P120007297
整理番号 T2011-038
掲載日 2012年4月10日
出願番号 特願2008-285998
公開番号 特開2010-115025
登録番号 特許第5460022号
出願日 平成20年11月6日(2008.11.6)
公開日 平成22年5月20日(2010.5.20)
登録日 平成26年1月24日(2014.1.24)
発明者
  • 柴 建次
出願人
  • 学校法人東京理科大学
発明の名称 非接触電力伝送システムおよび電子装置 コモンズ
発明の概要 【課題】生体に与える影響が小さく且つ生体内の電子機器に体外より電力を供給することを可能とする。
【解決手段】カプセル11の外面に一対の体内電極12a,12bを配置し、カプセル11内に電子機器を封入し、体内に配置する。体表面に体内電極12a,12bと誘電結合する一対の体外電極22a,22bを装着し、体外電極22a,22bに交流電圧を印加することにより、体内電極12a,12bに交流電圧を誘起させる。体内電極12a,12bに誘起された交流電圧を整流して又は交流のまま電子機器に動作電圧として印加する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



体内に埋め込まれたペースメーカ、除細動機等体内に埋め込まれて動作する機器が存在する。また、カプセル型内視鏡のように、飲み込んで使用する電子機器も存在する。

これらの機器に共通する課題として、電源の確保がある。





通常これらの機器は、電池(バッテリ)で駆動されるが、電池容量に限界があるため、消費電力が大きくなる処理、例えば、高解像度での頻繁な撮影が困難、多機能化が困難などの課題を有する。





このような問題を改善するため、体外より、体内の電子機器に電力を非接触で供給する手法が研究されている。例えば、体内機器に誘導コイル(アンテナ)を配置し、体外の送信コイルより、磁界を体内に向けて送信し、体内の電子機器の誘導コイルに電磁誘導による起電力を誘起させる手法が提案されている。





しかし、この手法では、送信コイルが大型化すると共に磁界により生体に局所的に生ずる渦電流による熱・刺激等、生体への影響が大きいという問題がある。また、伝送できるエネルギーが100mW程度でさほど大きくできない。





また、磁界を使用せずに、非接触で電力を伝達する手法として、例えば、特許文献1には、静電結合により、カードリーダライタと非接触式カードとの間で電力を伝送する技術が開示されている。





特許文献1に開示された技術は、カードリーダライタの電極と非接触式カードの電極とを対向させ、対向する電極の静電結合を用いてカードリーダライタから非接触式カードに電力を非接触で伝送する。





【特許文献1】

開2005-79786号公報

産業上の利用分野



本発明は、体内で使用される電子機器等に非接触で電力を供給する非接触電力電送システムと、非接触で電力の供給を受けて動作する電子装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
体内に配置された少なくとも一対の体内電極と、
体内に配置され、前記一対の体内電極に接続され、前記一対の体内電極に誘起された電力を電子機器に供給するための電力供給手段と、
体表面に装着される少なくとも一対の体外電極と、
前記一対の体外電極に交流電圧を印加する交流電源手段と、を備え
前記一対の体外電極の一方の体外電極は、前記一対の体内電極の一方の体内電極と生体組織を挟んで対向しており、生体組織を電極間の誘電体として前記一方の体内電極と容量結合しており、
他方の体外電極は、他方の体内電極と生体組織を挟んで対向しており、生体組織を電極間の誘電体として前記他方の体内電極と容量結合しており、
前記一対の体外電極は、前記交流電源手段により交流電圧が印加された場合に、容量結合により前記一対の体内電極の電極間に交流電圧を発生させ、
前記電力供給手段は、前記一対の体内電極の電極間に発生した交流電圧によりもたらされる電力を前記電子機器に供給する、
ことを特徴とする非接触電力伝送システム。

【請求項2】
前記体外電極は、前記体内電極よりも面積が大きく形成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の非接触電力伝送システム。

【請求項3】
記一対の体内電極は、主面を対向させて配置されており、前記電力供給手段は、前記一対の体内電極間の領域に配置されている、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の非接触電力伝送システム。

【請求項4】
記一対の体内電極は、組み合わされて円筒形を構成する、ことを特徴とする請求項1、2又は3に記載の非接触電力伝送システム。

【請求項5】
前記電力供給手段の出力する電力により動作する電子機器をさらに備える、ことを特徴とする請求項1、2又は3に記載の非接触電力伝送システム。

【請求項6】
前記電子機器は、電池を備え、前記電池からの電力と前記電力供給手段からの電力とを用いて動作する、ことを特徴とする請求項5に記載の非接触電力伝送システム。

【請求項7】
前記電力供給手段は、前記一対の体内電極に誘起された電圧を整流して前記電子機器に供給する整流回路又は前記一対の体内電極に誘起された交流電圧を交流電圧のまま前記電子機器に供給する配線回路を備える、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の非接触電力伝送システム。

【請求項8】
前記交流電源手段は、その出力インピーダンスと生体のインピーダンスが整合する周波数の交流電圧を前記一対の体外電極の電極間に印加する、ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の非接触電力伝送システム。

【請求項9】
前記交流電源手段は、5MHz乃至10MHzの交流電圧を前記一対の体外電極の電極間に印加する、ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の非接触電力伝送システム。

【請求項10】
前記交流電源手段は、
前記交流電源手段が前記一対の体外電極に印加する交流電圧の周波数を制御する制御手段と、
前記一対の体外電極の電極間に流れる電流および前記一対の体外電極の電極間の電圧を計測する計測手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記一対の体外電極に印加する交流電圧の周波数を変化させながら、前記計測手段から電流計測値および電圧計測値を取得し、
取得した電流計測値および電圧計測値に基づいて前記電子機器への電力供給効率が最も高くなる周波数を判別し、
判別した周波数に基づいて前記交流電源手段が前記一対の体外電極の電極間に印加する交流電圧の周波数を制御する、
ことを特徴とする請求項8に記載の非接触電力伝送システム。

【請求項11】
体内で使用される電子機器と、
体内に配置された少なくとも一対の体内電極と、
記一対の体内電極に接続され、前記一対の体内電極に誘起された電力を前記電子機器に供給する電力供給手段と、を備え、
前記一対の体内電極の一方の体内電極は、体外に配置された少なくとも一対の体外電極の一方の体外電極と生体組織を挟んで対向しており、生体組織を電極間の誘電体として前記一方の体外電極と容量結合しており、
他方の体内電極は、他方の体外電極と生体組織を挟んで対向しており、生体組織を電極間の誘電体として前記他方の体外電極と容量結合しており、
前記一対の体内電極は、交流電圧が印加された前記一対の体外電極と容量結合することにより電極間に交流電圧を発生させ、
前記電力供給手段は、前記一対の体内電極の電極間に発生した交流電圧によりもたらされる電力を前記電子機器に供給する、
ことを特徴とする電子装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008285998thum.jpg
出願権利状態 登録
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