JPH11215802A - 非接触発電システムおよび生体内電子機器 - Google Patents
非接触発電システムおよび生体内電子機器Info
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- JPH11215802A JPH11215802A JP1624998A JP1624998A JPH11215802A JP H11215802 A JPH11215802 A JP H11215802A JP 1624998 A JP1624998 A JP 1624998A JP 1624998 A JP1624998 A JP 1624998A JP H11215802 A JPH11215802 A JP H11215802A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生体に悪影響を与えることなく生体内電子機
器への充電を行うことのできる非接触型の発電システム
を提供する。 【解決手段】 外部から低周波磁界変動を与えて生体内
部の発電ユニット６の磁石７を変位させ、ギア列などの
機械的方法で変位周波数を上げて発電機１０を回転させ
ることで生じる交流起電力を蓄電する。その結果、蓄電
された電力でペースメーカーなどの処理装置１３を駆動
することができる。
器への充電を行うことのできる非接触型の発電システム
を提供する。 【解決手段】 外部から低周波磁界変動を与えて生体内
部の発電ユニット６の磁石７を変位させ、ギア列などの
機械的方法で変位周波数を上げて発電機１０を回転させ
ることで生じる交流起電力を蓄電する。その結果、蓄電
された電力でペースメーカーなどの処理装置１３を駆動
することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁界発生装置など
によって得られる磁気エネルギーを一旦機械エネルギー
に変換し、その後電気エネルギーに変換する非接触発電
システム、および前記非接触発電システムを有する生体
内電子機器に関するものである。
によって得られる磁気エネルギーを一旦機械エネルギー
に変換し、その後電気エネルギーに変換する非接触発電
システム、および前記非接触発電システムを有する生体
内電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ペースメーカーや人工心臓のような生体
内埋め込み型電子機器への電力供給手段としては、それ
自体が二次電池を持ち外科手術により電池交換を行うも
のと、高周波変圧器の二次側を体内に埋め込んで体外の
一次側回路から経皮的に電力を供給するものとがある
（日本応用磁気学会誌、Vol.20、No.2、701-704ペー
ジ、1996年、または日本応用磁気学会誌、Vol.21、No.4
-2、693-696ページ、1997年、など）。
内埋め込み型電子機器への電力供給手段としては、それ
自体が二次電池を持ち外科手術により電池交換を行うも
のと、高周波変圧器の二次側を体内に埋め込んで体外の
一次側回路から経皮的に電力を供給するものとがある
（日本応用磁気学会誌、Vol.20、No.2、701-704ペー
ジ、1996年、または日本応用磁気学会誌、Vol.21、No.4
-2、693-696ページ、1997年、など）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、二次電
池交換を外科手術で行う方法では、患者の肉体的・精神
的および経済的負担が大きいという問題を抱えている。
また、経皮的に電力を供給する方法では、装置を生体内
に埋め込むので小型でなければならないという制約から
電力供給を高周波で行っており、高周波磁界が皮膚に及
ぼす発熱などの影響に対して充分配慮しなければならな
い。したがって、生体内埋め込み型電子機器への電力供
給では、患者への負担が少なく、かつ生体が高周波磁界
を受けることのない手段を講ずる必要がある。
池交換を外科手術で行う方法では、患者の肉体的・精神
的および経済的負担が大きいという問題を抱えている。
また、経皮的に電力を供給する方法では、装置を生体内
に埋め込むので小型でなければならないという制約から
電力供給を高周波で行っており、高周波磁界が皮膚に及
ぼす発熱などの影響に対して充分配慮しなければならな
い。したがって、生体内埋め込み型電子機器への電力供
給では、患者への負担が少なく、かつ生体が高周波磁界
を受けることのない手段を講ずる必要がある。
【０００４】そこで本発明のうち請求項１ないし請求項
６記載の発明は、使用環境に悪影響を及ぼすことのない
非接触発電システムを提供することを目的としたもので
ある。
６記載の発明は、使用環境に悪影響を及ぼすことのない
非接触発電システムを提供することを目的としたもので
ある。
【０００５】請求項７記載の発明は、請求項１ないし請
求項６のいずれかに記載の非接触発電システムを有する
生体内電子機器を提供することを目的としたものであ
る。
求項６のいずれかに記載の非接触発電システムを有する
生体内電子機器を提供することを目的としたものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、本発明のうち請求項１記載の非接触発電
システムは、磁界変動を発生させる磁界発生装置と、前
記磁界変動により機械的変位をする磁石と、前記磁石の
機械的変位を増速する周波数変換機構と、前記周波数変
換機構により高速で回転する発電機と、前記発電機に生
じた交流起電力を整流するための整流回路と、前記整流
回路により整流された電力を充電する二次電源と、から
なる発電ユニットと、を有することを特徴とする。
の手段として、本発明のうち請求項１記載の非接触発電
システムは、磁界変動を発生させる磁界発生装置と、前
記磁界変動により機械的変位をする磁石と、前記磁石の
機械的変位を増速する周波数変換機構と、前記周波数変
換機構により高速で回転する発電機と、前記発電機に生
じた交流起電力を整流するための整流回路と、前記整流
回路により整流された電力を充電する二次電源と、から
なる発電ユニットと、を有することを特徴とする。
【０００７】上記構成によれば、外部からの磁界により
非接触で発電ユニットの永久磁石に機械的変位を与え、
この機械的変位を機械的に高速化して発電機を回転さ
せ、ペースメーカーなどの処理装置を駆動するための交
流起電力を得ることができる。
非接触で発電ユニットの永久磁石に機械的変位を与え、
この機械的変位を機械的に高速化して発電機を回転さ
せ、ペースメーカーなどの処理装置を駆動するための交
流起電力を得ることができる。
【０００８】請求項２記載の非接触発電システムは、請
求項１において、前記磁界発生装置により生じる磁界変
動は低周波であることを特徴とする。
求項１において、前記磁界発生装置により生じる磁界変
動は低周波であることを特徴とする。
【０００９】上記手段によれば、磁界変動が低周波であ
るため、生体など使用環境に悪影響をおよぼさない非接
触発電システムを提供することができる。
るため、生体など使用環境に悪影響をおよぼさない非接
触発電システムを提供することができる。
【００１０】請求項３記載の非接触発電システムは、請
求項１ないし請求項２のいずれかに記載の非接触発電シ
ステムの磁界発生装置が発生する磁界変動は、永久磁石
によって生じることを特徴とする。
求項１ないし請求項２のいずれかに記載の非接触発電シ
ステムの磁界発生装置が発生する磁界変動は、永久磁石
によって生じることを特徴とする。
【００１１】上記構成によれば、非接触発電システムに
不可欠な磁界変動を外部から発生させることができる。
不可欠な磁界変動を外部から発生させることができる。
【００１２】請求項４記載の非接触発電システムは、請
求項１ないし請求項２のいずれかに記載の非接触発電シ
ステムの磁界発生装置が発生する磁界変動は、コイル電
流によって生じることを特徴とする非接触発電システ
ム。
求項１ないし請求項２のいずれかに記載の非接触発電シ
ステムの磁界発生装置が発生する磁界変動は、コイル電
流によって生じることを特徴とする非接触発電システ
ム。
【００１３】上記構成によれば、非接触発電システムに
不可欠な磁界変動を外部から発生させることができる。
不可欠な磁界変動を外部から発生させることができる。
【００１４】請求項５記載の非接触発電システムは、請
求項１ないし請求項４のいずれかに記載の非接触発電シ
ステムの機械的変位は、回転または直線運動であること
を特徴とする。
求項１ないし請求項４のいずれかに記載の非接触発電シ
ステムの機械的変位は、回転または直線運動であること
を特徴とする。
【００１５】上記構成によれば、外部からの磁界変動と
同期した機械的変位を発生させることができる。
同期した機械的変位を発生させることができる。
【００１６】請求項６記載の非接触発電システムは、請
求項１ないし請求項６のいずれかに記載の非接触発電シ
ステムの周波数変換機構は、ギア列であることを特徴と
する。
求項１ないし請求項６のいずれかに記載の非接触発電シ
ステムの周波数変換機構は、ギア列であることを特徴と
する。
【００１７】上記構成によれば、磁界変動が低周波であ
るにもかかわらず、ギア列で回転周波数変換されるた
め、高い交流起電力を得ることができる。
るにもかかわらず、ギア列で回転周波数変換されるた
め、高い交流起電力を得ることができる。
【００１８】請求項７記載の生体内電子機器は、請求項
１ないし請求項６のいずれかに記載の非接触発電システ
ムと、この非接触発電システムの発電ユニットからの電
力によって動作可能な処理装置と、を有することを特徴
とする。
１ないし請求項６のいずれかに記載の非接触発電システ
ムと、この非接触発電システムの発電ユニットからの電
力によって動作可能な処理装置と、を有することを特徴
とする。
【００１９】上記構成によれば、外部からの低周波磁界
により発電ユニットの磁石に機械的変位を与え、この機
械的変位をギア列などで機械的に高速化して発電機を回
転させ、ペースメーカーなどの処理装置を駆動するため
の交流起電力を得ることができる。すなわち、外部から
与える磁界は低周波であるため、生体に与える影響が極
めて小さい非接触発電システム、およびそれを用いた生
体内電子機器を提供することができる。
により発電ユニットの磁石に機械的変位を与え、この機
械的変位をギア列などで機械的に高速化して発電機を回
転させ、ペースメーカーなどの処理装置を駆動するため
の交流起電力を得ることができる。すなわち、外部から
与える磁界は低周波であるため、生体に与える影響が極
めて小さい非接触発電システム、およびそれを用いた生
体内電子機器を提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。
面に基づいて説明する。
【００２１】〔実施例１〕図１および図２は、本発明に
係る第１の実施例を示す図である。図１に、非接触発電
システム２０を生体内電子機器の一つである心臓用ペー
スメーカーに応用した概略図を、図２に図１中の発電ユ
ニットの構成を示す。
係る第１の実施例を示す図である。図１に、非接触発電
システム２０を生体内電子機器の一つである心臓用ペー
スメーカーに応用した概略図を、図２に図１中の発電ユ
ニットの構成を示す。
【００２２】図１において、生体５の外に置かれた磁界
発生装置１７は、各々低周波交流電源１をもつ二相のコ
イル３からなる。これらコイル３は、コイル３に電流が
流れることにより発生する磁界が、矢印で示す如く互い
に直交するように配置されており、これら二相のコイル
３によって１Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度の低周波の回転磁界が
作り出される。図２の発電ユニット６の中の永久磁石材
料からなる磁石７は大ギア８に固着されているため、こ
の磁石７がこの低周波回転磁界に同期して回転して大ギ
ア８を駆動する。大ギア８は小ギア９と噛み合って配置
されており、また大ギア８は小ギア９の１００倍の数の
歯を有しているため、大ギア８から回転力が伝えられた
小ギア９は、磁石７および大ギア８の１００倍の速度で
回転する。発電機１０の回転軸２と小ギア９の回転軸２
は同一であるため、これらは同期して回転する。したが
って、発電機１０もまた磁石７および大ギア８の１００
倍の速度で回転する。発電機１０は一般的な発電機であ
り、本例で用いた発電機１０は、その内部に回転軸２と
同期して回転する永久磁石と、その永久磁石の近傍にコ
イルとを有しており、永久磁石が回転することでコイル
内を貫く磁束が変化し、コイル端に交流起電力を発生す
る。この交流起電力は整流回路１１で直流に変換された
後、二次電源１２へ充電される。そして、この電力で処
理装置１３であるペースメーカーが駆動される。
発生装置１７は、各々低周波交流電源１をもつ二相のコ
イル３からなる。これらコイル３は、コイル３に電流が
流れることにより発生する磁界が、矢印で示す如く互い
に直交するように配置されており、これら二相のコイル
３によって１Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度の低周波の回転磁界が
作り出される。図２の発電ユニット６の中の永久磁石材
料からなる磁石７は大ギア８に固着されているため、こ
の磁石７がこの低周波回転磁界に同期して回転して大ギ
ア８を駆動する。大ギア８は小ギア９と噛み合って配置
されており、また大ギア８は小ギア９の１００倍の数の
歯を有しているため、大ギア８から回転力が伝えられた
小ギア９は、磁石７および大ギア８の１００倍の速度で
回転する。発電機１０の回転軸２と小ギア９の回転軸２
は同一であるため、これらは同期して回転する。したが
って、発電機１０もまた磁石７および大ギア８の１００
倍の速度で回転する。発電機１０は一般的な発電機であ
り、本例で用いた発電機１０は、その内部に回転軸２と
同期して回転する永久磁石と、その永久磁石の近傍にコ
イルとを有しており、永久磁石が回転することでコイル
内を貫く磁束が変化し、コイル端に交流起電力を発生す
る。この交流起電力は整流回路１１で直流に変換された
後、二次電源１２へ充電される。そして、この電力で処
理装置１３であるペースメーカーが駆動される。
【００２３】本例では、磁界発生手段として、コイルお
よび電源を二つ用いた二相交流電源を用いたが、一般に
は多相交流電源であればよく、なんら二相交流電源に限
られるものではない。
よび電源を二つ用いた二相交流電源を用いたが、一般に
は多相交流電源であればよく、なんら二相交流電源に限
られるものではない。
【００２４】また、ギア列も大ギア８と小ギア９の１段
増速ではなく、ギアを３個以上用いた多段増速構造とす
ることも可能である。
増速ではなく、ギアを３個以上用いた多段増速構造とす
ることも可能である。
【００２５】さらに、磁界発生装置１７が発生する回転
磁界の周波数も１〜１０Ｈｚ程度に限られるものではな
く、ギア列などの周波数変換機構でより高い増速比が得
られれば、もっと低い周波数の回転磁界でもよい。逆
に、ギア列などの周波数変換機構でより高い増速比が得
られい場合は、１〜１０Ｈｚより高い周波数の回転磁界
が必要になる。
磁界の周波数も１〜１０Ｈｚ程度に限られるものではな
く、ギア列などの周波数変換機構でより高い増速比が得
られれば、もっと低い周波数の回転磁界でもよい。逆
に、ギア列などの周波数変換機構でより高い増速比が得
られい場合は、１〜１０Ｈｚより高い周波数の回転磁界
が必要になる。
【００２６】〔実施例２〕図３は、本発明に係る第２の
実施例を示す図である。本例の磁界発生装置１８は一つ
の低周波電源１と一つのコイル３からなる。この磁界発
生装置１８により、図中矢印で示すように一方向の交番
磁界が発生し、その交番磁界により磁石７もまた一方向
に変位する。磁石７は直動ギア１４に固着されており、
直動ギア１４と噛み合う小ギア９により、動力は発電機
１０に伝えられる。そして、発電機１０が回転すること
で発電機１０の内部には交流起電力が生じる。この交流
起電力は整流回路１１で直流に変換された後、二次電源
１２へ充電される。そして、この電力で処理装置１３が
駆動される。
実施例を示す図である。本例の磁界発生装置１８は一つ
の低周波電源１と一つのコイル３からなる。この磁界発
生装置１８により、図中矢印で示すように一方向の交番
磁界が発生し、その交番磁界により磁石７もまた一方向
に変位する。磁石７は直動ギア１４に固着されており、
直動ギア１４と噛み合う小ギア９により、動力は発電機
１０に伝えられる。そして、発電機１０が回転すること
で発電機１０の内部には交流起電力が生じる。この交流
起電力は整流回路１１で直流に変換された後、二次電源
１２へ充電される。そして、この電力で処理装置１３が
駆動される。
【００２７】本例では、磁界発生手段として低周波一相
交流電源を用いたが、一方向の交番磁界を発生できる構
成であればよく、一相交流電源に限られるものではな
い。
交流電源を用いたが、一方向の交番磁界を発生できる構
成であればよく、一相交流電源に限られるものではな
い。
【００２８】また、ギア列も直動ギアと小ギアの１段増
速ではなく、ギアを３個以上用いた多段増速構造とする
ことも可能である。
速ではなく、ギアを３個以上用いた多段増速構造とする
ことも可能である。
【００２９】〔実施例３〕図４は、本発明に係る第３の
実施例を示す図である。実施例１および２では、磁界発
生手段が、低周波交流電流を発生する単相あるいは多相
コイルである場合について述べた。本例では、磁界発生
手段が外部磁石１６である磁界発生装置１９について説
明する。図４のように、永久磁石材料からなる外部磁石
１６をモータ１５などで回転させることにより生体５内
の発電ユニット６の磁石７も同期して回転する。この回
転運動はギア列で増速され、発電機１０が高速で回転し
て生じる交流起電力は整流回路１１で直流に変換され、
二次電源１２へ充電される。そして、この電力で処理装
置１３が駆動される。
実施例を示す図である。実施例１および２では、磁界発
生手段が、低周波交流電流を発生する単相あるいは多相
コイルである場合について述べた。本例では、磁界発生
手段が外部磁石１６である磁界発生装置１９について説
明する。図４のように、永久磁石材料からなる外部磁石
１６をモータ１５などで回転させることにより生体５内
の発電ユニット６の磁石７も同期して回転する。この回
転運動はギア列で増速され、発電機１０が高速で回転し
て生じる交流起電力は整流回路１１で直流に変換され、
二次電源１２へ充電される。そして、この電力で処理装
置１３が駆動される。
【００３０】上記実施例１、２および３に示したよう
に、生体内に埋め込まれた非接触発電システムは、一端
埋め込まれれば二次電源の交換のための外科手術が必要
なく、また、患者へ高周波磁界を与えることなく、年に
数回あるいは数年に一度の低周波磁界による電力供給を
受けるだけでよい。
に、生体内に埋め込まれた非接触発電システムは、一端
埋め込まれれば二次電源の交換のための外科手術が必要
なく、また、患者へ高周波磁界を与えることなく、年に
数回あるいは数年に一度の低周波磁界による電力供給を
受けるだけでよい。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の非接触発電
システムを用いた生体内電子機器によれば、電磁エネル
ギーの周波数変換を機械的に行うことにより、生体に高
周波磁界を与えることなく、また、手術を行うことなく
生体内埋め込み型電子機器への電力供給を実現すること
ができる。
システムを用いた生体内電子機器によれば、電磁エネル
ギーの周波数変換を機械的に行うことにより、生体に高
周波磁界を与えることなく、また、手術を行うことなく
生体内埋め込み型電子機器への電力供給を実現すること
ができる。
【図１】本発明の非接触発電システムの構成を示す概略
図である。
図である。
【図２】図１に示す非接触発電システムの発電ユニット
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図３】本発明におけるその他の発電ユニットの構成を
示す図である。
示す図である。
【図４】本発明におけるその他の磁界発生装置の構成を
示す図である。
示す図である。
１・・低周波交流電源 ２・・回転軸 ３・・コイル ５・・生体 ６・・発電ユニット ７・・磁石 ８・・大ギア ９・・小ギア １０・・発電機 １１・・整流回路 １２・・二次電源 １３・・処理装置 １４・・直動ギア １５・・モータ １６・・外部磁石 １７・・磁界発生装置 １８・・磁界発生装置 １９・・磁界発生装置 ２０・・非接触発電システム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早乙女 英夫 千葉県千葉市稲毛区弥生町１−33 (72)発明者 片根 保 千葉県千葉市稲毛区弥生町１−33
Claims (7)
- 【請求項１】 磁界変動を発生させる磁界発生装置と、 前記磁界変動により機械的変位をする磁石と、前記磁石
の機械的変位を増速する周波数変換機構と、前記周波数
変換機構により高速で回転する発電機と、前記発電機に
生じた交流起電力を整流するための整流回路と、前記整
流回路により整流された電力を充電する二次電源と、か
らなる発電ユニットと、 を有することを特徴とする非接触発電システム。 - 【請求項２】 請求項１において、前記磁界発生装置に
より生じる磁界変動は低周波であることを特徴とする非
接触発電システム。 - 【請求項３】 請求項１ないし請求項２のいずれかに記
載の非接触発電システムの磁界発生装置が発生する磁界
変動は、永久磁石によって生じることを特徴とする非接
触発電システム。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項２のいずれかに記
載の非接触発電システムの磁界発生装置が発生する磁界
変動は、コイル電流によって生じることを特徴とする非
接触発電システム。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載の非接触発電システムの機械的変位は、回転または直
線運動であることを特徴とする非接触発電システム。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載の非接触発電システムの周波数変換機構は、ギア列で
あることを特徴とする非接触発電システム。 - 【請求項７】 請求項１ないし請求項６のいずれかに記
載の非接触発電システムと、 この非接触発電システムの発電ユニットからの電力によ
って動作可能な処理装置と、 を有することを特徴とする生体内電子機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01624998A JP3743152B2 (ja) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | 非接触発電システムおよび生体内電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01624998A JP3743152B2 (ja) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | 非接触発電システムおよび生体内電子機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11215802A true JPH11215802A (ja) | 1999-08-06 |
| JP3743152B2 JP3743152B2 (ja) | 2006-02-08 |
Family
ID=11911298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01624998A Expired - Lifetime JP3743152B2 (ja) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | 非接触発電システムおよび生体内電子機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3743152B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8378523B2 (en) | 2007-03-02 | 2013-02-19 | Qualcomm Incorporated | Transmitters and receivers for wireless energy transfer |
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-
1998
- 1998-01-28 JP JP01624998A patent/JP3743152B2/ja not_active Expired - Lifetime
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