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非接触電力供給システム及びそれを用いた医療システム コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P130009791
掲載日 2013年8月13日
出願番号 特願2005-027849
公開番号 特開2006-217731
登録番号 特許第4706036号
出願日 平成17年2月3日(2005.2.3)
公開日 平成18年8月17日(2006.8.17)
登録日 平成23年3月25日(2011.3.25)
発明者
  • 越地 耕二
  • 柴 建次
出願人
  • 学校法人東京理科大学
発明の名称 非接触電力供給システム及びそれを用いた医療システム コモンズ 新技術説明会
発明の概要

【課題】 簡単で信頼性が高い、負荷に供給する電圧を制御可能な非接触電力供給システムを提供する。
【解決手段】 負荷に電力を供給するために供給側電流および供給側電圧を発生する電力供給部と、前記電力供給部からの電力を入力する1次コイルと、前記1次コイルと磁気的に結合されるとともに前記1次コイルに対する位置が移動可能である、前記負荷に電力を供給する2次コイルと、前記1次コイルに接続された第一の共振用コンデンサと、前記2次コイルに接続された第二の共振用コンデンサと、を備え、前記電力供給部は、前記供給側電流を検知する電流検知部と、前記負荷に供給される負荷側電圧を所定の目標値とするための供給側電流の値を、前記電流検知部の検知結果に基づいて演算する演算部と、前記演算部の演算結果に応じて前記供給側電圧を制御する電圧制御部と、を備える。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


従来、負荷に直接接触することなく電気エネルギーを供給するシステムとして、電磁誘導を用いる方法が広く用いられており、その際に負荷側の回路の電圧を所定の目標値に制御する手段として以下のものが提案されている。



例えば、下記の非特許文献1において、人体内部の機器に対して電磁誘導を用い非接触で電力を伝送する際の負荷入力電圧安定化の手段として、赤外光などを用いて出力電圧情報を体内から対外に情報伝送するシステムが提案されている。
また、下記の非特許文献2において、血液ポンプの負荷変動、すなわち血液循環量に相当する負荷変動に応じて変動するアクチュエータ駆動電圧の予測と制御を体外で行うようにした完全埋め込み型人工心臓の非接触電力供給システムが提案されている。



また、下記の特許文献1において、パルストランスを使って負荷入力電圧情報を1次側にフィードバック制御する絶縁型電源回路が提案されている。



また、下記の特許文献2において、1次コイルと2次コイルが正面に並んでいる場合、1次コイル電流を用いて1次コイル面に対する2次コイルの垂直方向の距離を算出して、この距離から2次コイル誘導電圧を求める手段を備えたワイヤレス伝送装置が提案されている。



また、下記の特許文献3において、1次コイル電流を用いて1次コイル電流から2次コイル間の距離を測定し、負荷入力電圧が定格電圧値を超えないようにインバータの発振を間欠停止させる手段を備えた携帯電話の充電装置が提案されている。

【非特許文献1】井上雄茂他:レーザダイオードを用いた経皮光テレメトリシステム,日本人工臓器学会会誌 人工臓器,第27巻第2号,P363-367,1998年4月

【非特許文献2】塚越智之,芝健次,越地耕二,土本勝也,塚原金二,角田幸秀,本間彰彦,巽英介,妙中義之,高野久輝,「完全埋込型人工心臓用体外結合型経皮エネルギー伝送システム・アクチュエータ駆動電圧の体外における予測と制御」,人工臓器,第32巻第2号(第41回日本人工臓器学会大会予稿集),(2003.09.15),日本人工臓器学会,p.S-145

【特許文献1】特開平5-260742号公報

【特許文献2】特開平10-322247号公報

【特許文献3】実登3067306号

産業上の利用分野


本発明は、負荷に直接接触することなく電力を供給するための非接触電力供給システムに関するものであり、特に、完全埋込型人工心臓やマイクロマシン等の、直接接触することが不可能あるいは困難である対象に対してエネルギーを伝送する場合に適したものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
負荷に供給するための供給側電流および供給側電圧を発生する電力供給部と、
前記電力供給部からの電力を入力する1次コイルと、
前記1次コイルに対する位置が移動可能であり、且つ前記1次コイルと磁気的に結合され、前記電力供給部から前記1次コイルを介して電磁誘導により伝送された電力を前記負荷へ供給する2次コイルと、
前記1次コイルに接続された第1の共振用コンデンサと、
前記2次コイルに接続された第2の共振用コンデンサと、
を備え
前記1次コイルと前記第1の共振用コンデンサ、および前記2次コイルと前記第2の共振用コンデンサを、それぞれ同一周波数で共振させる非接触電力供給システムであって、
前記電力供給部は、
前記1次コイルに入力した前記供給側電流を検知する電流検知部と、

で表される式を用いて、前記負荷に供給される負荷側電圧を目標値とするための前記供給側電圧の目標値を演算する演算部と、
前記演算部で演算された前記供給側電圧の目標値に基づいて、前記電力供給部で発生する前記供給側電圧を制御する電圧制御部と、を備え、
前記1次コイルと前記第1の共振用コンデンサ、および前記2次コイルと前記第2の共振用コンデンサを、それぞれ同一周波数で共振させた状態において、前記1次コイルから前記2次コイルに伝送した電力を前記負荷に供給するとともに、前記電圧制御部において、前記1次コイルと前記2次コイルとの相対的な位置関係の変化に応じて、前記電力供給部で発生させる前記供給側電圧を制御することにより、前記負荷に供給される前記負荷側電圧が目標値となるように制御すること、
を特徴とする非接触電力供給システム。

【請求項2】
前記演算部は、
前記式に、前記負荷側電圧の目標値と、前記1次コイルに入力した前記供給側電圧の実効値、前記負荷インピーダンス、前記1次コイルの巻き線抵抗、前記2次コイルの巻き線抵抗、および前記1次コイルに入力した前記供給側電流の実効値を含むパラメータと、を算入することにより、前記負荷に供給される負荷側電圧を所定の目標値とするための前記供給側電圧の目標値を演算すること、
を特徴とする請求項1に記載の非接触電力供給システム。

【請求項3】
前記電力供給部は、
前記演算部から設定電圧以上の前記供給側電圧の目標値を出力する命令が前記電圧制御部へ出力された場合に、前記供給側電圧の実効値を所定最大値とする保護回路を備え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供給システム。

【請求項4】
請求項1乃至請求項3のいずれか一つに記載の非接触電力供給システムと、
該システムからの電力の供給を受ける、体内埋め込み型の医療装置と、を備える医療システム。

【請求項5】
請求項1乃至請求項3のいずれか一つに記載の非接触電力供給システムと、
該システムから電力の供給を受ける、体内に投入するための医療装置と、を備える医療システム。
産業区分
  • 送配電
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2005027849thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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