JP4593535B2 - 二重目的の誘導エレメントを有する電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば小型化された電子装置など電子装置に関するものである。そのような装置の例としては、ペースメーカなど生体内医療電子装置がある。

例えば体内に埋込可能な医療装置のような、小型化された電子装置において、スペースがしばしば非常に貴重なものとなるとともに、最小数の構成要素が使用されることが望ましい。そのような装置で生じる他の要求事項は低消費電力化であるので、効率的な電力管理技術の使用が要求される。

生体内装置との通信は、「ＩＴＵ−Ｒ勧告ＳＡ１３４６」に記載された「医療インプラント通信サービス」で代表され、標準規格ＥＮ３０１ ８３９の要件を満たす装置で代表され、または誘導ループ法で代表され、標準規格ＥＮ３００ ３３０およびＥＮ３０２ １９５の要件を満たす装置で代表される、無線通信のような、多くの手段を取りうる。前記標準規格は、欧州電気通信標準化機構によって公表されている。

本発明によるインダクタ、またはピックアップ・コイルは、電子装置の電力管理回路において、前記装置と通信する目的で送信された主誘導磁界（例えば標準規格ＥＮ３００ ３３０で定義されたものなど）を受信することにも使用できる。電力管理プロトコルと結合された無線通信アクセスプロトコルの適当な使用により、電力変換器は、通信対応期間の間、スイッチを切ることができ、その逆も同様にすることができる。このように、前記インダクタは、通信モードと電力変換モードとの間で切り替えられることができる。

この通信に使用する周波数は、適当なものとしても良いが、国際電気通信連合の国際電気電信条約付属無線通信規則でＩＳＭ（Industrial, Scientific and Medical）周波数として指定された周波数に制限されない。

一つの実施形態として、前記装置は、動物または人間の生体内医療電子装置とすることができる。

したがって、一つの態様によれば、本発明は、本装置に電力を供給するために電源から取り出されたエネルギを変換するスイッチングレギュレータ電力変換器と、通信モードにおいて通信信号をピックアップするアンテナとして機能するとともに、電力変換モードにおいて前記スイッチングレギュレータ電力変換回路の誘導エレメントとして機能するように構成された誘導エレメントと、前記通信信号を受信する受信器と、前記通信モードと前記電力変換モードとを切り換える制御可能スイッチとを有することを特徴とする電子装置を提供する。

内部電力源は、前記装置の容器の中に物理的に収納された電源を意味すると理解される。または代わりに、内部電力源は、例えば、前記システムに電力を伝送する目的で付随的または単独のいずれかで使用される光ファイバによって、前記装置の容器から物理的に切り離されているが、電気的にまたは他のケーブルによってシステムに物理的に接続されていることを意味すると理解される。

前記制御可能スイッチは、ユニポーラまたはバイポーラトランジスタスイッチ、または機械的スイッチまたはリレーを具備できるスイッチとしてもよい。

また、前記電子装置は、前記通信モードにおいて前記誘導エレメントと並列接続状態となるコンデンサをさらに有することとしてもよい。前記インダクタは、通信周波数で共振するものとしてもよい。

小型通信装置の中で、通信用のアンテナと誘導エレメントとの両方に多重化されたループアンテナを使用することは、多くの利点がある。第１に、単一構成要素の二重使用は、装置において必要な構成要素の総数を減らし、その結果、前記装置におけるスペース問題が改善される。第２に、前記装置の電力消費は、より効率が良くなるとともに、より合理的となる。

本発明の実施形態の他の特徴および効果は、以下の説明を検討することで当業者によれば容易に明らかとなる。

本発明は、添付図面を参照するとともに、一例としての手段を挙げて、さらに詳細に説明される。添付図面の図１は、誘導ピックアップエレメントを有する電子装置のブロック図である。

図１に示されている電子装置は、例えば、動物または人間の生体内に配置される生体内医療電子装置とすることができ、遠隔測定または遠隔命令が必要とされる用途の装置と通信するものとすることができる。前記装置は、外部ソース（図示せず）から通信信号を受信するとともに、内部電力源から誘導により電力を得る。

前記電子装置は、通信モードにおいて通信用のアンテナとして機能するとともに、電力変換モードにおいて電力変換用の誘導エレメントとして機能する、二重目的インダクタ１０１を有している。このモードにおいてインダクタ１０１は、電力変換器１０４が通信システム１００に電力を供給するために内部ソースからのエネルギを変換できるように、内部電力源に接続される。前記電力変換器は、「バック」または「ブースト」タイプの変換器とすることができる。「バック」変換器は電圧を降下させるために使用されるが、「ブースト」変換器は電圧を上昇させるために使用される。これらのコンバータは、エネルギ蓄積デバイスとしてインダクタを使用するとともに、スイッチングレギュレータとして一般的に当業者に知られている。

前記装置による通信信号の受信中、電力変換器１０４は、通常スイッチが切られ、さらに、エネルギ蓄積デバイスとしても機能するインダクタ１０１は、通信用のアンテナとして機能するように受信器１０６に接続される。

通信モードにおいて、前記インダクタ１０１は、外部ソースから電磁エネルギを取得する。

スイッチユニット１０６は、インダクタ１０１を電力変換器１０４または受信器１０６のいずれかに接続するように機能するスイッチ１０２および１０３を有する。マイクロコントローラ１０５は、許容待ち時間の要件と受信するメッセージの長さとにしたがってスイッチ１０２および１０３を制御するとともに、電力変換器１０４から供給される回路全体の所要電力を制御する。前記スイッチは、規則的な時間多重化ベースで作動することができ、または、遠隔命令信号を受信した結果として不規則に動作することができ、または、例えばマイクロコントローラのような他のシステムによる命令で動作することができる。

スイッチ１０２および１０３は、ユニポーラまたはバイポーラトランジスタとすることができる。それらは、「ＯＮ」状態において極めて低い抵抗を示すとともに、「ＯＦＦ」状態において低キャパシタンスを示すことが好ましい。また、スイッチ１０２および１０３は、機械的なスイッチまたはリレーとしてもよい。

電力変換器１０４の動作可能周波数は、該変換器の入力対出力電圧の比率と、所望効率と、該変換器に極めて接近している他の回路との混信の可能性と、用途に合った物理的大きさのインダクタンスの利用可能な値とを考慮して選択されている。典型的周波数は、１から２ＭＨｚの範囲とすることができる。

受信器１０６の動作可能周波数は、変換器１０４によって要求されるインダクタの値と、許可された放射電力レベル（この点で、一般に、ＩＳＭ周波数で容認された放射電力が、他の周波数より高いことに留意されるべきである）と、用途に合った物理的大きさのインダクタンスの利用可能な値とを考慮して選択されている。そのような使用のための典型的周波数は、６．７８、１３．５６、および２７．１２ＭＨｚである。

コンデンサ１０５は、常に必要とされるものではないが、インダクタ１０１とコンデンサ１０５とで構成される回路が共振するとき、受信信号がより大きくなる。しかしながら、そのような共振は、本発明で想定されたシステムの動作では必要ではない。

コンデンサ１０５が使用されている場合、インダクタ１０１の値は、電力変換器１０４にとって適切なインダクタンス値と、信号を受信するために要求される周波数でコンデンサ１０５とともに共振すること、の両方を満足するように、選択されている。前記受信システムの感度は、前記インダクタの物理的大きさに比例しているが、前記電力変換回路が使用されているとき、前記インダクタからの放射が増加される場合がある。しかし、その場合の問題は、ＥＭＣ（電磁気適合性）要件によって取り決められた放射についての合致要件において経験されているものとすることができる。

添付されている特許請求の範囲で定義されているように、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、多数の変更が可能である。

本発明の実施形態に係る誘導ピックアップエレメントを有する電子装置のブロック図である。

符号の説明

１０１ インダクタ
１０２ スイッチ
１０３ スイッチ
１０４ 電力変換器
１０５ マイクロコントローラ
１０５ コンデンサ
１０６ 受信器
１０６ スイッチユニット

Claims (8)

1. 通信モードと電力変換モードとで動作可能な埋め込み型医療装置であって、
   無線通信信号を受信するための無線受信器と、
   前記埋め込み型医療装置に電力を供給するためのスイッチングレギュレータと、
   共用誘導エレメントと、
   前記共用誘導エレメントを前記スイッチングレギュレータまたは無線受信器に交互に接続するためのスイッチと、
   前記通信モードと前記電力変換モードとを切り換えるために前記スイッチを制御するマイクロコントローラと、
   を有し、
   前記共用誘導エレメントは、前記電力変換モードにおいて、前記スイッチングレギュレータに接続され、
   前記共用誘導エレメントは、前記通信モードにおいて、前記無線受信器に接続され、
   前記スイッチングレギュレータは、１ＭＨｚから２ＭＨｚの範囲で前記共用誘導エレメントを介して伝送された誘導エネルギに対応するものであることを特徴とする装置。
2. 前記スイッチは、前記無線受信器または前記スイッチングレギュレータのいずれかに前記共用誘導エレメントを接続する請求項１に記載の装置。
3. 前記装置は、生体内医療装置である請求項１に記載の装置。
4. 前記スイッチは、ユニポーラまたはバイポーラトランジスタ、または機械的スイッチまたはリレーを有する請求項１に記載の装置。
5. 前記共用誘導エレメントは、インダクタであるとともに、通信周波数で共振するものである請求項１に記載の装置。
6. 前記共用誘導エレメントは、インダクタであるとともに、通信周波数で共振するものではない請求項１に記載の装置。
7. 前記通信モードにおいて前記共用誘導エレメントに並列接続状態となっているコンデンサをさらに有する請求項１に記載の装置。
8. 前記通信モードにおいて前記共用誘導エレメントに直列接続状態となっているコンデンサをさらに有する請求項１に記載の装置。

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