(57)【要約】【課題】不整合損失やアンテナ利得などの放射性能が低い、生体外に配置された装置との通信性能が低いことに対し、アンテナを誘電体ケースで覆うことで生体内性能を改善したアンテナを備えた生体内装置を提供するものである。【解決手段】生体内装置１００において、ループ素子１０１と、ループ素子１０１を覆う誘電体ケース１０２とを備え、生体外部に配置される装置と通信を行うように構成する。  このことより、アンテナの生体内性能が改善し、生体外に配置された装置との通信性能を改善することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内部に配置される装置に搭載されるアンテナと、
前記アンテナを覆う所定の誘電率を有する誘電体とを備え、
生体外部に配置される生体外無線装置と通信を行うことを特徴とした生体内装置。
【請求項２】
前記アンテナと、前記誘電体との間を前記誘電体で充填されるように構成された、請求項１記載の生体内装置。
【請求項３】
前記アンテナが、ループアンテナなどの磁界型アンテナで構成された、請求項１及び２のいずれか１項に記載の生体内装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内に植え込む装置に関するものであり、特に、生体外無線通信装置との通信を行うための生体内医療装置のアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、生体内に植え込み、医療を行う生体内医療装置において、医療従事者の行動や患者の姿勢に関わらずに各種医療データ（例えば心電図）の伝送を可能とするために、生体外に配置した無線装置との通信を行う機能を搭載した生体内医療装置の開発が行われている。その中で、世界各国において、使用周波数帯域を４０２ＭＨｚ〜４０５ＭＨｚとする規定が整備されつつある。
【０００３】
一方、一般的に生体内医療装置は、患者の負担をできるだけ小さくするために、装置自体の小型化が急速に進んでいる。
【０００４】
ここで、アンテナの性能を確保するためには、一般にアンテナ長を半波長とすればよいが、生体内に植え込み、小型化が望まれている生体内医療装置に搭載するには、アンテナは５０ｍｍ以下程度であることが要求される。これは、４００ＭＨｚ帯の波長約７５０ｍｍに対して１０分の１程度と微小であり、そのため、アンテナの放射抵抗が小さくなり、放射性能が劣化してしまう（感度が悪くなる）という問題点がある。
【０００５】
これらの背景より、アンテナの放射特性を改善する方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、図６では従来の生体内医療装置として、植え込み型除細動器におけるアンテナの構成が示されている。図６において、植え込み型除細動器６００は、パルス発生部６０９の一方の端子を、樹脂ヘッダ６０６に支持されたアンテナ６０１（アンテナワイヤ６０２、リード線６０４）に接続し、他方の端子を金属筐体６０３に筐体接地点６０７で接続することで、アンテナ６０１と金属筐体６０３をパルス発生部６０９の電極として動作させ、筐体接地点６０７ではなく無線回路接地６０８に接地した無線回路１０５（二次巻線６１３側）と、アンテナ６０１（一次巻線６１２側）の間に、変圧器６１１を配置した構成であった。
【０００６】
この構成により、最も大きな構成要素であるリード線６０４（パルス発生部６０９の電極）をアンテナ６０１としても使用できるため、アンテナの放射特性を改善することができる。
【０００７】
また、例えば、特許文献２に記載されているように、図７では生体組織のマイクロ波切断に使用される放射線適用装置において、生体に放射線を結合させる放射線アプリケータ先端部のアンテナの構成が示されている。図７において、放射線アプリケータ先端部７００は、同軸ケーブルの端部を示しており、同軸ケーブルは、コア導体７０５から間隔を置いて設けられた外部導体を有し、コア導体及び外側導体の間の空間には、誘電材料７０７が充填され、同軸ケーブルによって伝搬された放射線を放出するためのアンテナ７０１は同軸ケーブルの遠方の終端で外側導体７０６を超えて延びる、同軸ケーブルのコア導体７０５により形成され、誘電素子７０２によって放射線の近傍界フィールドを覆うように覆われている構成であった。
【０００８】
この構成により、アンテナ近傍でのエネルギー消費を抑え、生体にエネルギーが伝達させることができる。
【特許文献１】米国特許第６５０５０７２号明細書（図１）
【特許文献２】特表２００２−５４１８８４号公報（第１６頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記特許文献１に記載されている従来の構成では、リード線として使用されるアンテナの周辺の構成が不明確で、アンテナ周辺の媒質の誘電率が最適化されていないために、生体内に植え込まれる場合において、不整合損失やアンテナ利得などの放射性能が低いという課題があった。
【００１０】
また、前記特許文献２に記載されている従来の構成では、アンテナ近傍でのエネルギー消費を抑え、生体にエネルギーを伝搬させることを目的としているため、アンテナ性能が低く、生体外に配置された装置との通信性能が低いという課題があった。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために、アンテナを誘電体で覆うことにより、生体内においてアンテナ性能が高く、生体外に配置した無線装置との通信性能が高いアンテナを備えた生体内装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するため、本発明の生体内装置は、生体内部に配置される装置に搭載されるアンテナと、アンテナを覆う所定の誘電率を有する誘電体とを備え、生体外部に配置される装置と通信を行うことを特徴としている。
【００１３】
この構成により、生体内でのアンテナ性能を高くすることができ、生体外に配置した装置との通信性能を高くすることができる。
【００１４】
また、本発明の生体内装置は、前記アンテナと前記誘電体との間が、誘電体で充填される構成を有する。
【００１５】
この構成により、アンテナを誘電体で覆うことによる生体内でのアンテナ性能改善効果を高くすることができ、生体外に配置した装置との通信性能を高くすることができる。
【００１６】
また、本発明の生体内装置は、前記アンテナが前記誘電体の中心に配置されるような構成を有する。
【００１７】
この構成により、誘電体の厚さを厚くすることによる生体内アンテナ性能改善効果が高くなり、生体外に配置した装置との通信性能を高くすることができる。
【００１８】
また、本発明の生体内装置は、前記アンテナがループアンテナなどの磁界型アンテナで構成される。
【００１９】
この構成により、誘電体で覆われることによる生体内アンテナ性能改善効果が高くなり、生体外に配置した装置との通信性能を高くすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、生体内部に配置される装置に搭載されるアンテナを、所定の誘電率を有する誘電体で覆うことにより、生体内でのアンテナ性能を高くすることができ、生体外に配置した装置との通信性能を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における生体内装置のアンテナ構成図、図２は、本発明の実施の形態１における生体内装置の人体内配置例、図３は、本発明の実施の形態１における誘電体ケースの比誘電率変化に対するアンテナ性能変化とアンテナの構成図とを示している。なお、動作周波数を例えば、４０３．５ＭＨｚに設定して説明する。
【００２３】
図２において、生体内装置１００を例えば心臓２の心電図などを観測する装置であるとすると、図２に示すように、人体１の内部に配置され、生体内装置１００に搭載されたリード線１０４が心臓２に固定され、心臓２からの情報を観測し、生体外に配置されたアンテナ素子１１１を搭載した生体外無線通信装置１１０と通信を行い、心電図などのデータを転送する。
【００２４】
図１において、生体内装置１００の筐体１０３は、例えば縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚み１５ｍｍ程度に設定する。ループ素子１０１は、例えば長辺５０ｍｍ、短辺１５ｍｍ程度とし、その一方はアンテナ接地点１０８でグラウンド１０９に接続され、他方は整合回路１０６を介して無線回路１０５に接続される。ループ素子１０１を覆う誘電体ケース１０２は、例えば縦５２ｍｍ、横２５ｍｍ、厚みｄが１５ｍｍ程度、比誘電率が５程度に設定され、誘電体ケース１０２の端にループ素子１０１が配置され、密着している。整合回路１０６はループ素子１０１と無線回路１０５のインピーダンス整合をとる機能を持つ。検出装置１０７は心臓からの情報（心電図など）を観測するリード線１０４に接続される。
【００２５】
このように構成された生体内装置のアンテナ性能改善効果について説明する。図３に示すように、ループ素子１０１を誘電体ケース１０２で覆わない場合と、ループ素子１０１を覆う誘電体ケース１０２（この場合は縦が５２ｍｍ、横が２５ｍｍ、厚みｄ１５ｍｍ）の比誘電率を変化させた場合では、アンテナの生体内性能に最大１４ｄＢの差が生じる。したがって、誘電体ケース１０２の比誘電率を調整し、生体内性能が最大になる比誘電率を決定することにより（この場合は比誘電率が５）、ループ素子１０１の生体内性能が、比誘電率を１とする場合よりも７ｄＢ、誘電体ケース１０２で覆わない場合よりも１４ｄＢ改善することができる。
【００２６】
このように本実施の形態１によれば、アンテナを所定の誘電率を有した誘電体ケースで覆う構成にすることにより、生体内装置のアンテナ性能が改善し、生体外無線通信装置との通信性能を改善することができる。
【００２７】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における生体内装置のアンテナ構成図、図５は本発明の実施の形態２におけるアンテナの片面と両面を誘電体ケースで覆う場合におけるケースの片面の厚みｄに対する生体内アンテナ性能の変化を示している。
【００２８】
図４において、ループ素子１０１を覆う誘電体ケース１０２は、例えば縦５２ｍｍ、横２５ｍｍ、厚み１５ｍｍ程度、比誘電率５程度に設定され、誘電体ケースの厚み方向の中心にループ素子１０１が配置されるように構成する。
【００２９】
このように構成された生体内装置のアンテナ性能改善効果について説明する。図５に示すように、ループ素子１０１を誘電体ケース１０２で覆う構成として、誘電体ケース１０２の厚み方向に対して、ループ素子１０１の片面のみを厚さｄの誘電体ケース１０２で覆った（誘電体ケース１０２の厚み方向の端にループ素子１０１が配置される）場合より、各面を厚さｄ、つまり両面で厚さ２ｄの誘電体ケース１０２で覆った（誘電体ケース１０２の厚み方向の中心にループ素子１０１が配置される）場合が、誘電体ケースの片面の厚さｄに対する生体内アンテナ性能改善効果が高くなる。誘電体ケース１０２の片面の厚さｄ＝７ｍｍの場合を考えると、ループ素子１０１の片面を誘電体ケース１０２で覆うより、両面を覆うほうが、誘電体でアンテナを覆うことによる生体内装置のアンテナ性能改善効果が１０ｄＢ高くすることができる。また、誘電体ケースの大きさが同じになる場合として、全体の厚さが３ｍｍの場合を考えると、片面のｄ＝３ｍｍより、両面のｄ＝１．５ｍｍのほうが、アンテナ性能改善効果が７ｄＢ高くすることができる。
【００３０】
このように実施の形態２によれば、アンテナを覆う誘電体ケースの厚み方向の中心にアンテナを配置するように構成することにより、生体内装置のアンテナ性能改善効果が高くなり、生体内におけるアンテナ性能が改善し、生体外無線通信装置との通信性能を改善することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の生体内装置は、生体内部に配置される装置に搭載されるアンテナと、前記アンテナを覆う所定の誘電率を有する誘電体とを備え、生体外部に配置される生体外無線装置と通信を行うことを特徴としており、アンテナで誘電体を覆うことにより、生体内におけるアンテナ性能を改善することができ、生体外部に配置される生体外無線装置との通信性能が改善することができるため、ペースメーカーや、植え込み型除細動器など、生体に植込まれる装置に搭載するアンテナの構成として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１における生体内装置のアンテナ構成図
【図２】本発明の実施の形態１における生体内装置の人体内配置図
【図３】本発明の実施の形態１における誘電体ケースの比誘電率変化に対するアンテナ性能変化とアンテナの構成図
【図４】本発明の実施の形態２における生体内装置のアンテナ構成図
【図５】本発明の実施の形態２におけるアンテナの片面と両面を誘電体ケースで覆う場合におけるケースの片面の厚みｄに対する生体内アンテナ性能の変化とアンテナの構成図
【図６】従来の生体内医療装置を示す図
【図７】従来のアンテナを示す図
【符号の説明】
【００３３】
１    人体
２    心臓
１００    生体内装置
１０１    ループ素子
１０２    誘電体ケース
１０３    筐体
１０４    リード線
１０５    無線回路
１０６    整合回路
１０７    検出装置
１０８    アンテナ接地点
１０９    グラウンド
１１０    生体外無線通信装置
１１１    アンテナ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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