(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電装置が有する給電コイルから給電される受電コイルと、
前記受電コイルに給電された電力を直流電力に整流する整流部と、
前記整流部によって整流された前記直流電力を蓄電する蓄電デバイスと、
抵抗と直列に接続され、前記直流電力の放電を制御するスイッチング素子と、
前記直流電力の電圧が、前記蓄電デバイスの許容電圧に基づく第１電圧以上になった場合に、前記スイッチング素子に前記抵抗を介して前記直流電力を放電させるとともに、前記直流電力の電圧が、前記第１電圧より低い第２電圧であって、前記蓄電デバイスに蓄電された電力により動作する負荷部の動作最低電圧より高い第２電圧以下になった場合に、前記スイッチング素子による放電を停止させる充放電制御部と
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記充放電制御部は、
前記直流電力の電圧が、前記第１電圧以上になったか否かを検出する第１検出部と、
前記直流電力の電圧が、前記第２電圧以下になったか否かを検出する第２検出部と、
前記第１検出部によって、前記直流電力の電圧が前記第１電圧以上になったことを検出した場合に、前記スイッチング素子に前記直流電力を放電させる状態を保持するとともに、前記第２検出部によって、前記直流電力の電圧が前記第２電圧以下になったことを検出した場合に、前記スイッチング素子に前記放電を停止させる自己保持部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記第１検出部は、
基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
前記基準電圧生成部が生成した前記基準電圧と、前記直流電力の電圧を分圧した電圧との比較に基づいて、前記直流電力の電圧が、前記第１電圧以上になったか否かを検出する電圧比較部と
を備えることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記スイッチング素子は、前記蓄電デバイスと並列に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記整流部と、前記蓄電デバイスとの間に接続されたダイオードを備え、
前記スイッチング素子は、前記整流部と前記ダイオードとの間において、前記直流電力を放電させる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項６】
所定の条件に応じて、前記蓄電デバイスが充電している電力を前記負荷部に供給する電力供給部を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項７】
前記電力供給部は、前記給電コイルから前記受電コイルへの給電が停止した後に、前記蓄電デバイスが充電している電力を前記負荷部に供給する
ことを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
【請求項８】
前記蓄電デバイスが満充電に達する期間以上の計時期間を計時するタイマ部を備え、
前記電力供給部は、前記タイマ部が前記計時期間を計時した場合に、前記蓄電デバイスが充電している電力を前記負荷部に供給する
ことを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
【請求項９】
人体に埋め込まれる機器であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項１０】
給電コイルを備える給電装置と、前記給電装置から給電される電子機器とを備え、
前記電子機器は、
前記給電コイルから給電される受電コイルと、
前記受電コイルに給電された電力を直流電力に整流する整流部と、
前記整流部によって整流された前記直流電力を蓄電する蓄電デバイスと、
抵抗と直列に接続され、前記直流電力の放電を制御するスイッチング素子と、
前記直流電力の電圧が、前記蓄電デバイスの許容電圧に基づく第１電圧以上になった場合に、前記スイッチング素子に前記抵抗を介して前記直流電力を放電させるとともに、前記直流電力の電圧が、前記第１電圧より低い第２電圧であって、前記蓄電デバイスに蓄電された電力により動作する負荷部の動作最低電圧より高い第２電圧以下になった場合に、前記スイッチング素子による放電を停止させる充放電制御部と
を備えることを特徴とする無線給電システム。
【請求項１１】
前記電子機器は、
前記給電装置の前記給電コイルから前記受電コイルへの給電が停止した後に、前記蓄電デバイスが充電している電力を前記負荷部に供給する電力供給部を備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の無線給電システム。
【請求項１２】
前記給電装置は、前記蓄電デバイスが満充電に達する第１期間を計時する第１タイマ部を備え、前記第１タイマ部が前記第１期間を計時後に、前記給電コイルから前記受電コイルへの給電を停止し、
前記電子機器は、前記第１期間以上の第２期間を計時する第２タイマ部を備え、
前記電力供給部は、前記第２タイマ部が前記第２期間を計時した場合に、前記蓄電デバイスが充電している電力を前記負荷部に供給する
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器、及び無線給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人体に埋め込むことにより生体情報のセンシングや治療を行う、体内埋め込み型医療機器の研究が行われている。このような電子機器では、動作電源に一次電池を用いると小型化が困難になる上、電池交換のための手術が必要になり、患者への負担が大きい。そのため、体内に埋め込む電子機器に対して無線給電する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４８７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の電子機器の無線給電技術では、例えば、給電コイルから受電コイルに交流電源の電力を伝送するため、結合係数や受電コイルに接続された負荷が変動すると受電電圧が変動する場合があった。なお、結合係数は、２つのコイルの距離や角度、或いはコイル間に存在する物体により変化する。また、電子機器が軽負荷になるほど、受電電圧が大きく上昇する。そのため、従来の電子機器の無線給電技術では、受電電圧の上昇により接続されている部品の耐電圧を超えてしまう可能性があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、無線給電によって安定して動作させることができる電子機器、及び無線給電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、給電装置が有する給電コイルから給電される受電コイルと、前記受電コイルに給電された電力を直流電力に整流する整流部と、前記整流部によって整流された前記直流電力を蓄電する蓄電デバイスと、抵抗と直列に接続され、前記直流電力の放電を制御するスイッチング素子と、前記直流電力の電圧が、前記蓄電デバイスの許容電圧に基づく第１電圧以上になった場合に、前記スイッチング素子に前記抵抗を介して前記直流電力を放電させるとともに、前記直流電力の電圧が、前記第１電圧より低い第２電圧であって、前記蓄電デバイスに蓄電された電力により動作する負荷部の動作最低電圧より高い第２電圧以下になった場合に、前記スイッチング素子による放電を停止させる充放電制御部とを備えることを特徴とする電子機器である。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、前記充放電制御部は、前記直流電力の電圧が、前記第１電圧以上になったか否かを検出する第１検出部と、前記直流電力の電圧が、前記第２電圧以下になったか否かを検出する第２検出部と、前記第１検出部によって、前記直流電力の電圧が前記第１電圧以上になったことを検出した場合に、前記スイッチング素子に前記直流電力を放電させる状態を保持するとともに、前記第２検出部によって、前記直流電力の電圧が前記第２電圧以下になったことを検出した場合に、前記スイッチング素子に前記放電を停止させる自己保持部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、前記第１検出部は、基準電圧を生成する基準電圧生成部と、前記基準電圧生成部が生成した前記基準電圧と、前記直流電力の電圧を分圧した電圧との比較に基づいて、前記直流電力の電圧が、前記第１電圧以上になったか否かを検出する電圧比較部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、前記スイッチング素子は、前記蓄電デバイスと並列に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、前記整流部と、前記蓄電デバイスとの間に接続されたダイオードを備え、前記スイッチング素子は、前記整流部と前記ダイオードとの間において、前記直流電力を放電させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、所定の条件に応じて、前記蓄電デバイスが充電している電力を前記負荷部に供給する電力供給部を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、前記電力供給部は、前記給電コイルから前記受電コイルへの給電が停止した後に、前記蓄電デバイスが充電している電力を前記負荷部に供給することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、前記蓄電デバイスが満充電に達する期間以上の計時期間を計時するタイマ部を備え、前記電力供給部は、前記タイマ部が前記計時期間を計時した場合に、前記蓄電デバイスが充電している電力を前記負荷部に供給することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一態様は、上記の電子機器において、人体に埋め込まれる機器であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の一態様は、給電コイルを備える給電装置と、前記給電装置から給電される電子機器とを備え、前記電子機器は、前記給電コイルから給電される受電コイルと、前記受電コイルに給電された電力を直流電力に整流する整流部と、前記整流部によって整流された前記直流電力を蓄電する蓄電デバイスと、抵抗と直列に接続され、前記直流電力の放電を制御するスイッチング素子と、前記直流電力の電圧が、前記蓄電デバイスの許容電圧に基づく第１電圧以上になった場合に、前記スイッチング素子に前記抵抗を介して前記直流電力を放電させるとともに、前記直流電力の電圧が、前記第１電圧より低い第２電圧であって、前記蓄電デバイスに蓄電された電力により動作する負荷部の動作最低電圧より高い第２電圧以下になった場合に、前記スイッチング素子による放電を停止させる充放電制御部とを備えることを特徴とする無線給電システムである。
【００１６】
また、本発明の一態様は、上記の無線給電システムにおいて、前記電子機器は、前記給電装置の前記給電コイルから前記受電コイルへの給電が停止した後に、前記蓄電デバイスが充電している電力を前記負荷部に供給する電力供給部を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の一態様は、上記の無線給電システムにおいて、前記給電装置は、前記蓄電デバイスが満充電に達する第１期間を計時する第１タイマ部を備え、前記第１タイマ部が前記第１期間を計時後に、前記給電コイルから前記受電コイルへの給電を停止し、前記電子機器は、前記第１期間以上の第２期間を計時する第２タイマ部を備え、前記電力供給部は、前記第２タイマ部が前記第２期間を計時した場合に、前記蓄電デバイスが充電している電力を前記負荷部に供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、無線給電によって安定して動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態による無線給電システムの一例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態による無線給電システムの動作の一例を説明する図である。
【図３】第１の実施形態による無線給電システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態による無線給電システムを実験する装置例を示す図である。
【図５】第１の実施形態による蓄電デバイスの電圧変化を説明する図である。
【図６】第１の実施形態による蓄電デバイスの電流変化を説明する図である。
【図７】第２の実施形態による無線給電システムの一例を示すブロック図である。
【図８】第３の実施形態による無線給電システムの一例を示すブロック図である。
【図９】第４の実施形態による無線給電システムの一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態による電子機器、及び無線給電システムについて、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態による無線給電システム１００の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、無線給電システム１００は、センシングデバイス１と、給電装置２とを備えている。無線給電システム１００は、給電装置２からセンシングデバイス１に、ワイヤレス（非接触）により電力を供給する無線給電を行うシステムであり、例えば、センシングデバイス１が備える蓄電デバイス４０を充電するための電力を給電装置２からセンシングデバイス１に供給する。
【００２１】
給電装置２は、センシングデバイス１に無線給電する装置であり、給電コイル２１と、共振コンデンサ２２と、交流電源２３と、給電スイッチ２４とを備えている。
給電コイル２１は、例えば、電磁誘導、又は電磁結合により、センシングデバイス１が備える受電コイル１１に電力を供給するコイルである。
共振コンデンサ２２は、給電コイル２１と直列に接続されており、給電コイル２１と共振するコンデンサである。給電コイル２１と共振コンデンサ２２とは、所定の共振周波数（例えば、１．５ＭＨｚ（メガヘルツ））により共振する共振回路を形成している。
【００２２】
交流電源２３は、所定の周波数（例えば、１．５ＭＨｚ）の交流信号を出力する。交流電源２３は、給電スイッチ２４を介して、直列に接続された給電コイル２１と共振コンデンサ２２とに、交流信号を供給する。
給電スイッチ２４は、共振コンデンサ２２と、交流電源２３との間に接続されているスイッチである。給電スイッチ２４は、センシングデバイス１に給電する際に、オン状態（導通状態）にされ、センシングデバイス１への給電を停止する際に、オフ状態にされる。
【００２３】
センシングデバイス１（電子機器の一例）は、給電装置２からの無線給電により得られた電力を蓄電デバイス４０に充電（蓄電）し、蓄電デバイス４０に蓄電した電力により動作する機器である。本実施形態では、一例として、センシングデバイス１は、例えば、人体に埋め込まれ、蓄電デバイス４０に充電された電力により、生体情報のセンシング（検出）する装置について説明する。
センシングデバイス１は、受電コイル１１と、共振コンデンサ１２と、抵抗１３と、スイッチング素子１４と、負荷部１５と、供給スイッチ１６と、整流部３０と、蓄電デバイス４０と、充放電制御部５０とを備えている。
【００２４】
受電コイル１１は、例えば、電磁誘導、又は電磁結合により、給電装置２が有する給電コイル２１から給電されるコイルである。
共振コンデンサ１２は、受電コイル１１と直列に接続されており、受電コイル１１と共振するコンデンサである。受電コイル１１と共振コンデンサ１２とは、所定の共振周波数（例えば、１．５ＭＨｚ）により共振する共振回路を形成している。なお、受電コイル１１と共振コンデンサ１２とが直列に接続された共振回路は、後述する整流部３０のノードＮ１及びノードＮ２に接続されている。
【００２５】
整流部３０は、受電コイル１１に給電された電力（交流電力）を直流電力に整流（変換）する整流回路である。整流部３０は、ダイオード３１〜３４と、平滑コンデンサ３５とを備えている。
ダイオード３１〜３４は、例えば、ショットキーバリアダイオードであり、ダイオードブリッジ回路を形成している。
【００２６】
具体的に、ダイオード３１は、アノード端子がノードＮ１に接続され、カソード端子が電源線Ｌ１に接続されている。また、ダイオード３２は、アノード端子が電源線Ｌ２に接続され、カソード端子がノードＮ１に接続されている。また、ダイオード３３は、アノード端子がノードＮ２に接続され、カソード端子が電源線Ｌ１に接続されている。また、ダイオード３４は、アノード端子が電源線Ｌ２に接続され、カソード端子がノードＮ２に接続されている。ここで、電源線Ｌ１（第１電源線）は、整流部３０が整流する直流電力の正極電源線であり、電源線Ｌ２（第２電源線）は、整流部３０が整流する直流電力の負極電源線である。
平滑コンデンサ３５は、電源線Ｌ１と電源線Ｌ２との間に接続され、整流部３０が整流する直流電力を平滑化する。
【００２７】
蓄電デバイス４０は、電源線Ｌ１と、電源線Ｌ２との間に接続され、整流部３０によって整流された直流電力を蓄電（充電）する。蓄電デバイス４０は、例えば、直列に接続された電気二重層コンデンサ４１と、電気二重層コンデンサ４２とを備えている。
電気二重層コンデンサ４１及び電気二重層コンデンサ４２は、最大充電電圧が、例えば、２，５Ｖ（ボルト）であり、２つを直列に接続することで、５Ｖの充電を可能にする。
なお、本実施形態において、蓄電デバイス４０の両端の電圧を電圧Ｖｃとし、蓄電デバイス４０に流れ込み電流を電流Ｉｃとして説明する。
【００２８】
抵抗１３は、スイッチング素子１４と直列に接続され、第１端が電源線Ｌ１に接続され、第２端がスイッチング素子１４のドレイン端子に接続されている。抵抗１３の抵抗値は、例えば、電圧Ｖｃが、ダイオード３１〜３４、平滑コンデンサ３５、及び蓄電デバイス４０の許容電圧を超えないように、直流電力を放電する所定の抵抗値に設定されている。
また、抵抗１３とスイッチング素子１４のオン抵抗との和が、発熱と、後述する電圧Ｖ１から電圧Ｖ２まで変化するスピードに影響する。例えば、抵抗１３とスイッチング素子１４のオン抵抗との和が小さい場合には、蓄電デバイス４０に蓄電された電力が急速に放電されるため、発熱が大きくなるが、電圧Ｖ１から電圧Ｖ２まで変化するスピードが速いため、蓄電デバイス４０の満充電になるまでの時間が短くなる。また、抵抗１３とスイッチング素子１４のオン抵抗との和が大きい場合は、発熱が小さくなるが、電圧Ｖ１から電圧Ｖ２まで変化するスピードが遅くなるため、蓄電デバイス４０が満充電になるまでの時間が長くなる。そのため、これらを考慮して、スイッチング素子１４のオン抵抗値と、抵抗１３の抵抗値とを決定する。
【００２９】
スイッチング素子１４は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタ（Ｎ−Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。スイッチング素子１４は、抵抗１３と直列に接続され、抵抗１３を介して直流電力を放電する。すなわち、スイッチング素子１４は、直流電力の放電（直流電力を放電するか否か）を制御する。また、スイッチング素子１４は、ソース端子が電源線Ｌ２に接続され、ドレイン端子が抵抗１３の第２端子に接続されている。また、スイッチング素子１４の制御端子（ゲート端子）は、後述する自己保持回路５１の出力線に接続されている。
また、スイッチング素子１４は、例えば、ゲート端子がＨ（ハイ）状態である場合にオン状態（導通状態）になり、抵抗１３を介して直流電力を放電する。また、スイッチング素子１４は、ゲート端子がＬ（ロウ）状態である場合にオフ状態（非導通状態）になる。
【００３０】
負荷部１５は、蓄電デバイス４０に蓄電された電力により動作し、例えば、センサ（不図示）を含み生体情報のセンシングを行う。負荷部１５は、電源線Ｌ１と電源線Ｌ２との間に、供給スイッチ１６と直列に接続されている。
供給スイッチ１６（電力供給部の一例）は、所定の条件に応じて、蓄電デバイス４０が充電している電力を負荷部１５に供給する。供給スイッチ１６は、負荷部１５と電源線Ｌ２との間に接続され、例えば、不図示の供給制御部によって、負荷部１５に電力を供給するために導通状態が制御される。供給スイッチ１６は、例えば、オン状態（導通状態）に制御された場合に、蓄電デバイス４０が充電している電力を負荷部１５に供給する。
【００３１】
充放電制御部５０は、直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）が、電圧Ｖ１（例えば、４Ｖ）以上になった場合に、スイッチング素子１４に放電させるとともに、直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）が、電圧Ｖ２（例えば、３．８Ｖ）以下になった場合に、スイッチング素子１４による放電を停止させる。ここで、電圧Ｖ１（第１電圧）は、蓄電デバイス４０の許容電圧に基づく上限電圧である。また、電圧Ｖ２（第２電圧）は、第１電圧により低い電圧であって、負荷部１５の動作最低電圧（例えば、２．２Ｖ）より高い下限電圧である。
【００３２】
例えば、充放電制御部５０は、電圧Ｖｃが電圧Ｖ１以上になった場合に、スイッチング素子１４をオン状態にして、抵抗１３を介して電圧Ｖｃを放電させる。また、充放電制御部５０は、電圧Ｖｃが電圧Ｖ２以下になった場合に、スイッチング素子１４をオフ状態にして、電圧Ｖｃの放電を停止させる。
また、充放電制御部５０は、上限電圧検出部６０と、下限電圧検出部７０と、自己保持回路５１とを備えている。
【００３３】
上限電圧検出部６０（第１検出部の一例）は、整流部３０が整流した直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）が、電圧Ｖ１以上になったか否かを検出する。上限電圧検出部６０は、抵抗６１と、抵抗６２と、基準電圧生成部６３と、コンパレータ６４とを備えている。
抵抗６１と抵抗６２とは、電源線Ｌ１と電源線Ｌ２との間に直列に接続され、電源線Ｌ１と電源線Ｌ２と間の電圧Ｖｃを所定の抵抗比により分圧する。抵抗６１は、第１端子が電源線Ｌ１に接続され、第２端子がノードＮ３に接続されている。また、抵抗６２は、第１端子がノードＮ３に接続され、第２端子が電源線Ｌ２に接続されている。抵抗６１と抵抗６２との抵抗値は、電圧Ｖｃが電圧Ｖ１と等しい場合に、ノードＮ３の電圧が、後述する基準電圧と等しくなるように定められている。
【００３４】
基準電圧生成部６３は、比較用の基準電圧を生成する。基準電圧生成部６３は、例えば、ダイオードなどを有するバンドギャップリファレンス回路であり、例えば、約１．２５Ｖの基準電圧を生成する。
コンパレータ６４（電圧比較部の一例）は、基準電圧生成部６３が生成した基準電圧と、直流電力の電圧を分圧した電圧（ノードＮ３の電圧）との比較に基づいて、直流電力の電圧Ｖｃが、電圧Ｖ１以上になったか否かを検出する。コンパレータ６４は、＋入力端子がノードＮ３に接続され、−入力端子が基準電圧生成部６３の基準電圧の出力信号線に接続されている。また、コンパレータ６４は、出力信号線が自己保持回路５１のＳＥＴ（セット）端子に接続されている。
【００３５】
また、コンパレータ６４は、ノードＮ３の電圧と、基準電圧との比較結果を出力する。コンパレータ６４は、例えば、ノードＮ３の電圧が、基準電圧以上である場合に、出力信号線にＨ状態を出力する。また、コンパレータ６４は、例えば、ノードＮ３の電圧が、基準電圧未満である場合に、出力信号線にＬ状態を出力する。なお、コンパレータ６４は、電源線Ｌ１と電源線Ｌ２との間の電圧Ｖｃにより動作するものとする。
【００３６】
下限電圧検出部７０（第２検出部の一例）は、整流部３０が整流した直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）が、電圧Ｖ２以下になったか否かを検出する。下限電圧検出部７０は、抵抗７１と、抵抗７２と、抵抗７３と、トランジスタ７４とを備えている。
抵抗７１と抵抗７２とは、電源線Ｌ１と電源線Ｌ２との間に直列に接続され、電源線Ｌ１と電源線Ｌ２と間の電圧Ｖｃを所定の抵抗比により分圧する。抵抗７１は、第１端子が電源線Ｌ１に接続され、第２端子がノードＮ４に接続されている。また、抵抗７２は、第１端子がノードＮ４に接続され、第２端子が電源線Ｌ２に接続されている。抵抗７１と抵抗７２との抵抗値は、電圧Ｖｃが電圧Ｖ２と等しい場合に、ノードＮ４の電圧が、後述するトランジスタ７４の閾値電圧Ｖｔｈと等しくなるように定められている。
【００３７】
抵抗７３は、第１端子が電源線Ｌ１に接続され、第２端子がノードＮ５に接続されている。また、トランジスタ７４は、コレクタ端子がノードＮ５に接続され、エミッタ端子が電源線Ｌ２に接続されている。また、トランジスタ７４は、ベース端子がノードＮ４に接続されている。トランジスタ７４は、ノードＮ４が、閾値電圧Ｖｔｈ以上になった場合に、オン状態になり、ノードＮ５がＬ状態になる。また、トランジスタ７４は、ノードＮ４が、閾値電圧Ｖｔｈ未満になった場合に、オフ状態になり、ノードＮ５がＨ状態になる。
【００３８】
自己保持回路５１（自己保持部の一例）は、ＳＥＴ（セット）端子が、上限電圧検出部６０の出力線であるコンパレータ６４の出力信号線に接続され、ＲＥＳＥＴ（リセット）端子が、上述した下限電圧検出部７０の出力線であるノードＮ５に接続されている。自己保持回路５１は、例えば、ＳＲ（セットリセット）ラッチ回路などであり、ＲＥＳＥＴ端子がＨ状態になることで、出力線にＬ状態を出力し、スイッチング素子１４をオフ状態にする。また、自己保持回路５１は、ＳＥＴ端子がＨ状態になることで、出力線にＨ状態を出力し、スイッチング素子１４をオン状態にする。
【００３９】
すなわち、自己保持回路５１は、上限電圧検出部６０によって、直流電力の電圧が第１電圧以上になったことを検出した場合に、スイッチング素子１４に直流電力を放電させる状態を保持する。また、自己保持回路５１は、下限電圧検出部７０によって、直流電力の電圧が第２電圧以下になったことを検出した場合に、スイッチング素子１４に放電を停止させる。
なお、自己保持回路５１は、ＲＥＳＥＴ端子が優先であり、電源線Ｌ１と電源線Ｌ２との間の電圧Ｖｃにより動作するものとする。
【００４０】
次に、図面を参照して本実施形態による無線給電システム１００の動作について説明する。
図２は、本実施形態による無線給電システム１００の動作の一例を説明する図である。
図２（ａ）は、給電装置２から人体ＢＤＹをウエストリング型の給電コイル２１によって、人体ＢＤＹに埋め込まれているセンシングデバイス１の受電コイル１１に給電して、蓄電デバイス４０に蓄電（充電）を行っている状態を示している。
【００４１】
図２（ａ）に示す例では、第１段階として、人体ＢＤＹの同部を覆うように設置されたウエストリング型の給電コイル２１から受電コイル１１に、例えば、電磁誘導を用いて電力が送電（給電）され、人体ＢＤＹに埋め込まれているセンシングデバイス１の蓄電デバイス４０に充電が行われる。給電装置２は、蓄電デバイス４０への充電が完了した時点で電力の送電を終了する。
【００４２】
次に、図２（ｂ）は、人体ＢＤＹに埋め込まれているセンシングデバイス１が、蓄電デバイス４０に蓄えられたエネルギーを用いて、体内の生体情報をセンシングしている状態を示している。
図２（ｂ）に示す例では、給電コイル２１の送電が終了し、第２段階として、供給スイッチ１６がオン状態にされ、センシングデバイス１の負荷部１５が、蓄電デバイス４０に充電された電力によって、動作を開始する。負荷部１５は、例えば、蓄電デバイス４０に充電された電力によって、体内の生体情報をセンシングする。なお、この際、給電コイル２１から受電コイル１１への送電（給電）は、停止しているものとする。
【００４３】
次に、図２（ｃ）は、人体ＢＤＹに埋め込まれているセンシングデバイス１が、センシングした生体情報を体外に送信している状態を示している。
図２（ｃ）に示す例では、第３段階として、センシングデバイス１の負荷部１５が、蓄電デバイス４０に充電された電力によって、センシングした体内の生体情報を、例えば、給電コイル２１を介して、人体ＢＤＹの外の計測装置３に送信する。
【００４４】
図３は、本実施形態による無線給電システム１００の動作の一例を示すフローチャートである。
図３に示すように、無線給電システム１００では、まず、給電装置２から給電が開始される（ステップＳ１０１）。すなわち、給電装置２が、図２（ａ）に示すように、給電装置２が、給電コイル２１からセンシングデバイス１の受電コイル１１に給電を開始する。
【００４５】
これにより、センシングデバイス１の整流部３０が、受電コイル１１に給電された交流電力を直流電力に整流し、当該直流電力が蓄電デバイス４０に蓄電される。なお、給電が開始された際に、電圧Ｖｃが電圧Ｖ２（例えば、３．８Ｖ）以下であるため、下限電圧検出部７０は、Ｈ状態を出力し、自己保持回路５１は、Ｌ状態を出力する。そのため、スイッチング素子１４がオフ状態になり、電圧Ｖｃが抵抗１３を介して放電されない状態となる。
【００４６】
次に、給電装置２からの給電が停止される（ステップＳ１０２）。すなわち、蓄電デバイス４０に充分に蓄電され、給電装置２が、給電コイル２１からの給電を停止する。
次に、負荷部１５への電力供給が開始される（ステップＳ１０３）。すなわち、所定の手順により、供給スイッチ１６がオン状態にされ、蓄電デバイス４０から負荷部１５への電力供給が開始される。これにより、負荷部１５が、蓄電デバイス４０に充電された電力によって、動作を開始する。
【００４７】
次に、負荷部１５が、生体情報を検出（センシング）する（ステップＳ１０４）。すなわち、負荷部１５が、図２（ｂ）に示すように、生体情報を検出（センシング）する。
次に、負荷部１５が、生体情報を出力する（ステップＳ１０５）。すなわち、負荷部１５が、図２（ｃ）に示すように、検出した生体情報を、例えば、給電コイル２１を介して、体外の計測装置３に送信する。ステップＳ１０５の処理後に、センシングデバイス１が、処理を終了する。
【００４８】
次に、図４を参照して、センシングデバイス１を疑似的に人体に埋め込んで動作させる場合の実験環境の一例について説明する。
図４は、本実施形態による無線給電システム１００を実験する装置例を示す図である。
図４（ａ）は、成人男性の胴体を模擬した実験環境の一例を示す断面図である。また、図４（ｂ）は、成人男性の胴体を模擬した当該実験環境の一例を示す側面図である。なお、図４において、模擬した胴体の断面をＸＹ平面とし、当該断面に垂直な方向をＺ方向とする。
【００４９】
図４に示すように、当該実験環境には、アクリル容器ＡＱと、ウエストリング型の給電コイル２１とが含まれている。
アクリル容器ＡＱは、例えば、ＸＹ平面の直径が２４０ｍｍの円柱状の容器であり、０．２５ｗ／ｖ％（ｗｅｉｇｈｔ／ｖｏｌｕｍｅ％）の塩化ナトリウム水溶液が満たされている。アクリル容器ＡＱの内部には、センシングデバイス１の受電コイル１１が給電コイル２１と同軸になるように配置されている。
【００５０】
また、給電コイル２１は、例えば、導線を２９０ｍｍのアクリル円筒に１５回巻きつけられて作成されている。また、受電コイル１１は、例えば、１５ｍｍ×２０ｍｍ、厚さが２．６８ｍｍであり、２２回巻きの空芯偏平型コイルを３つ直接に接続し、三層に重ね構造に形成されている。
このような、実験環境によって測定した電圧Ｖｃ及び電流Ｉｃの変化に基づいて、本実施形態のセンシングデバイス１の動作について説明する。
【００５１】
図５は、本実施形態による蓄電デバイス４０の電圧変化を説明する図である。
図５に示すグラフは、縦軸が図４に示す実験環境によって測定された蓄電デバイス４０の両端の電圧Ｖｃを示し、横軸は、時間を示している。なお、この図において、負荷部１５を疑似的に２７０Ω（オーム）の抵抗で代用した場合の電圧Ｖｃの測定結果である。
【００５２】
時刻Ｔ１において、給電装置２の給電スイッチ２４がオン状態にされ、給電コイル２１からセンシングデバイス１の受電コイル１１に電力が供給される。整流部３０が、受電コイル１１に給電された電力（交流電力）を直流電力に整流し、蓄電デバイス４０の充電が開始される。その結果、電圧Ｖｃは、波形Ｗ１に示すように徐々に上昇する。
【００５３】
次に、時刻Ｔ２において、電圧Ｖｃが電圧Ｖ１（＝４．０Ｖ）に達し、上限電圧検出部６０は、電圧Ｖｃが、電圧Ｖ１以上になったことを検出し、自己保持回路５１のＳＥＴ端子にＨ状態を出力する。これにより、自己保持回路５１がＨ状態を出力し、スイッチング素子１４が、オン状態にされる。その結果、電圧Ｖｃは、抵抗１３を介して放電されて低下する。
【００５４】
また、電圧Ｖｃが低下して電圧Ｖ２（＝３．８Ｖ）に達すると、下限電圧検出部７０は、電圧Ｖｃが、電圧Ｖ２以下になったことを検出し、自己保持回路５１のＲＥＳＥＴ端子にＨ状態を出力する。これにより、自己保持回路５１がＬ状態を出力し、スイッチング素子１４が、オフ状態にされる。その結果、電圧Ｖｃは、再び上昇する。このように、センシングデバイス１では、充放電制御部５０（上限電圧検出部６０、下限電圧検出部７０、及び自己保持回路５１）により、電圧Ｖｃが電圧Ｖ１（上限電圧）と、電圧Ｖ２（下限電圧）との間に維持される。
【００５５】
次に、時刻Ｔ３において、給電装置２の給電スイッチ２４がオフ状態にされ、受電コイル１１への給電が停止されるとともに、所定の手順により、供給スイッチ１６がオン状態にされ、蓄電デバイス４０から負荷部１５への電力供給が開始される。
これにより、蓄電デバイス４０に充電された電力が、負荷部１５で消費され、電圧Ｖｃは、徐々に低下する。
【００５６】
次に、時刻Ｔ４において、負荷部１５の動作最低電圧Ｖｍｉｎ（＝２．２Ｖ）になると、負荷部１５の動作が停止する。
なお、図５において、期間ＴＲ１が、充電期間であり、期間ＴＲ２が放電期間である。
【００５７】
また、図６は、本実施形態による蓄電デバイス４０の電流変化を説明する図である。
図６に示すグラフは、縦軸が図４に示す実験環境によって測定された蓄電デバイス４０に流れ込む電流Ｉｃを示し、横軸は、時間を示している。なお、この図において、時刻Ｔ１、時刻Ｔ２、時刻Ｔ３、及び時刻Ｔ４は、上述した図５と同様である。
【００５８】
図６に示す波形Ｗ２は、蓄電デバイス４０に流れ込む電流Ｉｃを示しており、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の期間ＴＲ１に、給電装置２から給電された電力を、整流部３０が直流電流に整流して、蓄電デバイス４０に充電していることを示している。
また、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の期間では、充放電制御部５０（上限電圧検出部６０、下限電圧検出部７０、及び自己保持回路５１）により、スイッチング素子１４のオン状態及びオフ状態が制御され、蓄電デバイス４０の電流Ｉｃは、充放電を繰り返す。
また、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の期間ＴＲ２において、蓄電デバイス４０の電流Ｉｃは、負荷部１５により放電される。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態によるセンシングデバイス１（電子機器）は、受電コイル１１と、整流部３０と、蓄電デバイス４０と、スイッチング素子１４と、充放電制御部５０とを備えている。受電コイル１１は、給電装置２が有する給電コイル２１から給電される。整流部３０は、受電コイル１１に給電された電力を直流電力に整流する。蓄電デバイス４０は、整流部３０によって整流された直流電力を蓄電する。スイッチング素子１４は、直流電力の放電を制御する。充放電制御部５０は、直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）が、蓄電デバイス４０の許容電圧に基づく電圧Ｖ１（第１電圧）以上になった場合に、スイッチング素子１４に放電させるとともに、直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）が、電圧Ｖ１より低い電圧Ｖ２（第２電圧）であって、蓄電デバイス４０に蓄電された電力により動作する負荷部１５の動作最低電圧Ｖｍｉｎより高い電圧Ｖ２以下になった場合に、スイッチング素子１４による放電を停止させる。
【００６０】
これにより、本実施形態によるセンシングデバイス１は、蓄電デバイス４０に蓄電をさせつつ、図５の時刻Ｔ２から時刻Ｔ３に示すように、スイッチング素子１４の放電により、直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）を蓄電デバイス４０（及び整流部３０）の許容電圧の範囲内に維持することができる。すなわち、本実施形態によるセンシングデバイス１は、スイッチング素子１４に直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）を放電させることで、蓄電デバイス４０及び整流部３０が許容電圧を超えた電圧がかかって故障することを抑制することができる。本実施形態によるセンシングデバイス１は、例えば、給電コイル２１と受電コイル１１の位置関係による結合係数の変化がしょうじた場合であっても、蓄電デバイス４０及び整流部３０が許容電圧を超えた電圧がかかることを抑制することができる。よって、本実施形態によるセンシングデバイス１は、無線給電によって安定して動作させることができる。
【００６１】
また、本実施形態によるセンシングデバイス１は、直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）を使用する各部品の許容電圧以下に維持することができるため、使用する各部品の耐圧（許容電圧）を低減することができる。よって、本実施形態によるセンシングデバイス１は、耐圧が低い部品を使用できるため、小型化することができる。
また、本実施形態によるセンシングデバイス１は、蓄電デバイス４０に蓄電（充電）した電力により、例えば、生体情報のセンシングを行う負荷部１５を動作させるため、受電コイル１１を小型化することができる。これにより、例えば、センシングデバイス１が人体に埋め込まれる場合には、本実施形態によるセンシングデバイス１は、例えば、発熱などの人体への影響を低減させつつ、蓄電デバイス４０により大きな動作電力を得ることができる。
【００６２】
また、本実施形態では、充放電制御部５０は、上限電圧検出部６０（第１検出部）と、下限電圧検出部７０（第２検出部）と、自己保持回路５１（自己保持部）とを備えている。上限電圧検出部６０は、直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）が、電圧Ｖ１以上になったか否かを検出する。下限電圧検出部７０は、直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）が、電圧Ｖ２以下になったか否かを検出する。自己保持回路５１は、上限電圧検出部６０によって、電圧Ｖｃが電圧Ｖ１以上になったことを検出した場合に、スイッチング素子１４に直流電力を放電させる状態を保持するとともに、下限電圧検出部７０によって、電圧Ｖｃが電圧Ｖ２以下になったことを検出した場合に、スイッチング素子１４に放電を停止させる。
これにより、本実施形態によるセンシングデバイス１は、簡易な構成により、直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）を、蓄電デバイス４０及び整流部３０の許容電圧の範囲内に維持することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、上限電圧検出部６０は、基準電圧生成部６３と、コンパレータ６４（電圧比較部）とを備えている。基準電圧生成部６３は、基準電圧を生成する。コンパレータ６４は、基準電圧生成部６３が生成した基準電圧と、直流電力の電圧を分圧した電圧との比較に基づいて、直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）が、電圧Ｖ１以上になったか否かを検出する。
これにより、本実施形態によるセンシングデバイス１は、無線給電であっても、基準電圧生成部６３が生成した基準電圧に基づいて、直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）が、電圧Ｖ１以上になったことを正確に検出することができる。よって、本実施形態によるセンシングデバイス１は、無線給電によってさらに安定して動作させることができる。
【００６４】
また、本実施形態では、スイッチング素子１４は、蓄電デバイス４０と並列に接続されている。また、本実施形態によるセンシングデバイス１は、人体に埋め込まれる機器である。
これにより、本実施形態によるセンシングデバイス１は、蓄電デバイス４０の放電を含めて、スイッチング素子１４により放電させることにより、直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）を蓄電デバイス４０（及び整流部３０）の許容電圧の範囲内に維持することができる。そのため、蓄電デバイス４０には短期間の充放電が繰り返され、給電装置２から給電される直流電力が、スイッチング素子１４により長期間連続して放電されることがない。また、スイッチング素子１４による放電中においても、充放電制御部５０を動作させる電力が給電装置２から供給されるため、給電装置２から給電する電力を有効に利用できるとともに、給電装置２から給電する総電力量を低減することができる。よって、本実施形態によるセンシングデバイス１は、受電コイル１１が発熱することを低減することができる。したがって、本実施形態によるセンシングデバイス１は、人体において、無線給電によって安定して動作させることができる。
【００６５】
また、本実施形態による無線給電システム１００は、給電コイル２１を備える給電装置２と、給電装置２から給電されるセンシングデバイス１とを備えている。センシングデバイス１は、受電コイル１１と、整流部３０と、蓄電デバイス４０と、スイッチング素子１４と、充放電制御部５０とを備えている。受電コイル１１は、給電装置２が有する給電コイル２１から給電される。整流部３０は、受電コイル１１に給電された電力を直流電力に整流する。蓄電デバイス４０は、整流部３０によって整流された直流電力を蓄電する。スイッチング素子１４は、直流電力の放電を制御する。充放電制御部５０は、直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）が、蓄電デバイス４０の許容電圧に基づく電圧Ｖ１（第１電圧）以上になった場合に、スイッチング素子１４に放電させるとともに、直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）が、電圧Ｖ１より低い電圧Ｖ２（第２電圧）であって、蓄電デバイス４０に蓄電された電力により動作する負荷部１５の動作最低電圧Ｖｍｉｎより高い電圧Ｖ２以下になった場合に、スイッチング素子１４による放電を停止させる。
【００６６】
これにより、本実施形態による無線給電システム１００は、上述したセンシングデバイス１と同様に、スイッチング素子１４に直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ）を放電させることで、蓄電デバイス４０及び整流部３０が許容電圧を超えた電圧がかかって故障することを抑制することができる。よって、本実施形態による無線給電システム１００は、無線給電によって安定して動作させることができる。
【００６７】
［第２の実施形態］
次に、図７を参照して、第２の実施形態による無線給電システム１００ａ及びセンシングデバイス１ａについて説明する。
本実施形態では、タイマ回路（１７、２５）により、給電装置２ａがセンシングデバイス１ａへの給電を停止した後に、センシングデバイス１ａが負荷部１５を動作させる場合の一例について説明する。
【００６８】
図７は、本実施形態による無線給電システム１００ａの一例を示すブロック図である。
図７に示すように、無線給電システム１００ａは、センシングデバイス１ａと、給電装置２ａとを備えている。この図において、図１に示す構成と同一の構成については、同一の符号を付与し、その説明を省略する。
【００６９】
給電装置２ａは、センシングデバイス１ａに無線給電する装置であり、給電コイル２１と、共振コンデンサ２２と、交流電源２３と、給電スイッチ２４と、タイマ回路２５とを備えている。給電装置２ａは、タイマ回路２５を備える点を除いて、上述した第１の実施形態の給電装置２と同様である。
【００７０】
タイマ回路２５（第１タイマ部の一例）は、蓄電デバイス４０が満充電に達する期間（第１期間）を計時する。タイマ回路２５は、給電スイッチ２４をオン状態にしてから、満充電に達する期間（例えば、１８０ｓ（秒））を計時し、計時が満充電に達する期間に達した場合に、給電スイッチ２４をオフ状態にする。
このように、本実施形態では、給電装置２ａは、タイマ回路２５が上述した第１期間を計時後に、給電コイル２１から受電コイル１１への給電を停止する。
【００７１】
センシングデバイス１ａ（電子機器の一例）は、給電装置２ａからの無線給電により得られた電力を蓄電デバイス４０に充電（蓄電）し、蓄電デバイス４０に蓄電した電力により動作する機器である。センシングデバイス１ａは、受電コイル１１と、共振コンデンサ１２と、抵抗１３と、スイッチング素子１４と、負荷部１５と、供給スイッチ１６と、整流部３０と、蓄電デバイス４０と、充放電制御部５０と、タイマ回路１７とを備えている。センシングデバイス１ａは、タイマ回路１７を備える点を除いて、上述した第１の実施形態のセンシングデバイス１と同様である。
【００７２】
タイマ回路１７（第２タイマ部の一例）は、蓄電デバイス４０が満充電に達する期間（第１期間）以上の計時期間（第２期間）を計時する。タイマ回路１７は、給電装置２ａからの給電が開始されると、計時を開始し、計時が期間（第１期間）以上の計時期間（第２期間）に達した場合に、供給スイッチ１６をオン状態にする。なお、タイマ回路１７は、電源線Ｌ１と電源線Ｌ２との間の電圧Ｖｃにより動作するものとする。
【００７３】
供給スイッチ１６（電力供給部の一例）は、タイマ回路１７が上述した計時期間（第２期間）を計時した場合に、蓄電デバイス４０が充電している電力を負荷部１５に供給する。すなわち、供給スイッチ１６は、タイマ回路１７が上述した計時期間（第２期間）を計時したという所定の条件に応じて、蓄電デバイス４０が充電している電力を負荷部１５に供給する。
このように、供給スイッチ１６は、給電コイル２１から受電コイル１１への給電が停止した後に、蓄電デバイス４０が充電している電力を自動的に負荷部１５に供給する。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態によるセンシングデバイス１ａは、蓄電デバイス４０が満充電に達する期間以上の計時期間を計時するタイマ回路１７（タイマ部）を備えている。そして、供給スイッチ１６は、タイマ回路１７が計時期間を計時した場合に、蓄電デバイス４０が充電している電力を負荷部１５に供給する。
これにより、本実施形態によるセンシングデバイス１ａは、タイマ回路１７という簡易な構成により、蓄電デバイス４０が満充電後に、安定して負荷部１５を動作させることができる。
【００７５】
なお、本実施形態によるセンシングデバイス１ａは、所定の条件（例えば、タイマ回路１７が上述した計時期間を計時したという条件）に応じて、蓄電デバイス４０が充電している電力を負荷部１５に供給する供給スイッチ１６（電力供給部）を備える。すなわち、供給スイッチ１６は、給電コイル２１から受電コイル１１への給電が停止した後に、蓄電デバイス４０が充電している電力を負荷部１５に供給する。
これにより、本実施形態によるセンシングデバイス１ａでは、給電コイル２１から受電コイル１１への給電が停止した後に負荷部１５が動作するため、無線給電による無線電力搬送波が、負荷部１５の動作（例えば、生体情報のセンシング）に悪影響を与えることを防止することができる。よって、本実施形態によるセンシングデバイス１ａは、無線給電による無線電力搬送波の影響を受けずに、安定して負荷部１５を動作（例えば、生体情報をセンシング）させることができる。
【００７６】
また、本実施形態による無線給電システム１００ａは、給電装置２ａと、センシングデバイス１ａとを備えている。給電装置２ａは、蓄電デバイス４０が満充電に達する第１期間を計時するタイマ回路２５（第１タイマ部）を備え、タイマ回路２５が第１期間を計時後に、給電コイル２１から受電コイル１１への給電を停止する。また、センシングデバイス１ａは、第１期間以上の第２期間を計時するタイマ回路１７（第２タイマ部）を備える。そして、供給スイッチ１６は、タイマ回路１７が第２期間を計時した場合に、蓄電デバイス４０が充電している電力を負荷部１５に供給する。
これにより、本実施形態による無線給電システム１００ａは、上述したセンシングデバイス１ａと同様に、無線給電による無線電力搬送波が、負荷部１５の動作（例えば、生体情報のセンシング）に悪影響を与えることを防止することができる。よって、本実施形態による無線給電システム１００ａは、無線給電による無線電力搬送波の影響を受けずに、安定して負荷部１５を動作（例えば、生体情報をセンシング）させることができる。
【００７７】
［第３の実施形態］
次に、図８を参照して、第３の実施形態による無線給電システム１００ｂ及びセンシングデバイス１ｂについて説明する。
本実施形態では、センシングデバイス１ｂが、整流部３０と、蓄電デバイス４０との間に接続されたダイオード１８を備え、スイッチング素子１４が、当該ダイオード１８の前で直流電力を放電する場合の一例について説明する。
【００７８】
図８は、本実施形態による無線給電システム１００ｂの一例を示すブロック図である。
図８に示すように、無線給電システム１００ｂは、センシングデバイス１ｂと、給電装置２とを備えている。この図において、図１に示す構成と同一の構成については、同一の符号を付与し、その説明を省略する。
【００７９】
センシングデバイス１ｂ（電子機器の一例）は、受電コイル１１と、共振コンデンサ１２と、抵抗１３と、スイッチング素子１４と、負荷部１５と、供給スイッチ１６と、整流部３０と、蓄電デバイス４０と、充放電制御部５０と、ダイオード１８とを備えている。センシングデバイス１ｂは、ダイオード１８を備え、抵抗１３と、スイッチング素子１４とを接続する位置が異なる点を除いて、上述した第１の実施形態のセンシングデバイス１と同様である。
【００８０】
ダイオード１８は、例えば、ショットキーバリアダイオードであり、整流部３０と、蓄電デバイス４０との間（電源線Ｌ１１と電源線Ｌ１２との間）に接続されている。なお、本実施形態では、図１に示す電源線Ｌ１を、ダイオード１８より前段（整流部３０）側を電源線Ｌ１１とし、ダイオード１８より後段（充放電制御部５０）側を電源線Ｌ１２として説明する。ダイオード１８は、アノード端子が電源線Ｌ１１に接続されカソード端子が電源線Ｌ１２に接続されている。
【００８１】
また、本実施形態では、抵抗１３とスイッチング素子１４とが、ダイオード１８の前段（整流部３０）側の電源線Ｌ１１と電源線Ｌ２との間に接続されている。すなわち、スイッチング素子１４は、整流部３０とダイオード１８との間において、直流電力を放電させる。なお、本実施形態では、電源線Ｌ１１と電源線Ｌ２との間の電圧を電圧Ｖｒとし、電源線Ｌ１２と電源線Ｌ２との間の電圧を上述した電圧Ｖｃとして説明する。
【００８２】
次に、本実施形態によるセンシングデバイス１ｂの動作について説明する。
本実施形態によるセンシングデバイス１ｂでは、整流部３０により整流され、ダイオード１８を介して供給された電圧Ｖｃが電圧Ｖ１（＝４．０Ｖ）に達すると、上限電圧検出部６０は、電圧Ｖｃが、電圧Ｖ１以上になったことを検出し、自己保持回路５１のＳＥＴ端子にＨ状態を出力する。これにより、自己保持回路５１がＨ状態を出力し、スイッチング素子１４が、オン状態にされる。
その結果、整流部３０とダイオード１８との間における電圧Ｖｒは、抵抗１３を介して放電されて低下する。ただし、電圧Ｖｃは、ダイオード１８を介しているため、抵抗１３を介して放電されずに、蓄電デバイス４０の出力電圧が維持される。電圧Ｖｃは、充放電制御部５０によって消費される電力により、徐々に低下する。
【００８３】
次に、電圧Ｖｃが低下して電圧Ｖ２（＝３．８Ｖ）に達すると、下限電圧検出部７０は、電圧Ｖｃが、電圧Ｖ２以下になったことを検出し、自己保持回路５１のＲＥＳＥＴ端子にＨ状態を出力する。これにより、自己保持回路５１がＬ状態を出力し、スイッチング素子１４が、オフ状態にされる。すなわち、スイッチング素子１４は、蓄電デバイス４０に充電可能な状態（電圧Ｖｃが電圧Ｖ２以下）になるまで、オン状態を維持し、充電可能な状態になった場合に、オフ状態にされる。その結果、電圧Ｖｒは、再び上昇し、蓄電デバイス４０への充電が再開される。このように、センシングデバイス１ｂでは、充放電制御部５０（上限電圧検出部６０、下限電圧検出部７０、及び自己保持回路５１）により、電圧Ｖｒが断続的に放電され、電圧Ｖｃが電圧Ｖ１（上限電圧）と、電圧Ｖ２（下限電圧）との間に維持される。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態によるセンシングデバイス１ｂは、整流部３０と、蓄電デバイス４０との間に接続されたダイオード１８を備えている。そして、スイッチング素子１４は、整流部３０とダイオード１８との間において、直流電力を放電させる。
これにより、本実施形態によるセンシングデバイス１ｂは、スイッチング素子１４による抵抗１３を介した放電により、蓄電デバイス４０が放電されないため、蓄電デバイス４０の充放電回数を低減することができる。そのため、本実施形態によるセンシングデバイス１ｂは、蓄電デバイス４０の寿命を延ばすことができる。よって、本実施形態によるセンシングデバイス１ｂは、無線給電によって安定して動作させることができる。
【００８５】
また、本実施形態によるセンシングデバイス１ｂは、蓄電デバイス４０に蓄電をさせつつ、スイッチング素子１４の放電により、直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｃ及び電圧Ｖｒ）を蓄電デバイス４０（及び整流部３０）の許容電圧の範囲内に維持することができる。すなわち、本実施形態によるセンシングデバイス１ｂは、スイッチング素子１４に直流電力の電圧（例えば、電圧Ｖｒ）を放電させることで、蓄電デバイス４０及び整流部３０が許容電圧を超えた電圧がかかって故障することを抑制することができる。
【００８６】
［第４の実施形態］
次に、図９を参照して、第４の実施形態による無線給電システム１００ｃ及びセンシングデバイス１ｃについて説明する。
本実施形態では、センシングデバイス１ｃが、第２の実施形態と同様に、給電コイル２１から受電コイル１１への給電が停止した後に、蓄電デバイス４０が充電している電力を自動的に負荷部１５に供給する別の一例について説明する。
【００８７】
図９は、本実施形態による無線給電システム１００ｃの一例を示すブロック図である。
図９に示すように、無線給電システム１００ｃは、センシングデバイス１ｃと、給電装置２とを備えている。この図において、図１及び図８に示す構成と同一の構成については、同一の符号を付与し、その説明を省略する。
【００８８】
センシングデバイス１ｃ（電子機器の一例）は、受電コイル１１と、共振コンデンサ１２と、抵抗１３と、スイッチング素子１４と、負荷部１５と、供給スイッチ１６と、整流部３０と、蓄電デバイス４０と、充放電制御部５０と、ダイオード１８と、給電検出部８０とを備えている。センシングデバイス１ｃは、ダイオード１８及び給電検出部８０を備える点を除いて、上述した第１の実施形態のセンシングデバイス１と同様である。
なお、ダイオード１８は、上述した第２の実施形態のセンシングデバイス１ｂと同様である。
【００８９】
給電検出部８０（第３検出部の一例）は、給電装置２から受電コイル１１に給電されているか否かを検出する。給電検出部８０は、給電装置２から受電コイル１１に給電されていないことを検出した場合に、供給スイッチ１６をオン状態にする。また、給電検出部８０は、抵抗８１と、抵抗８２と、抵抗８３と、トランジスタ８４とを備えている。
【００９０】
抵抗８１と抵抗８２とは、電源線Ｌ１１と電源線Ｌ２との間に直列に接続され、電源線Ｌ１１と電源線Ｌ２と間の電圧Ｖｒを所定の抵抗比により分圧する。抵抗８１は、第１端子が電源線Ｌ１１に接続され、第２端子がノードＮ６に接続されている。また、抵抗８２は、第１端子がノードＮ６に接続され、第２端子が電源線Ｌ２に接続されている。抵抗７１と抵抗７２との抵抗値は、電圧Ｖｒに整流部３０を介して受電コイル１１から電力が供給されている場合に、ノードＮ６の電圧が、後述するトランジスタ８４の閾値電圧Ｖｔｈ以上になるように定められている。
【００９１】
抵抗８３は、第１端子が電源線Ｌ１２に接続され、第２端子がノードＮ７に接続されている。また、トランジスタ８４は、コレクタ端子がノードＮ６に接続され、エミッタ端子が電源線Ｌ２に接続されている。また、トランジスタ８４は、ベース端子がノードＮ６に接続されている。トランジスタ８４は、ノードＮ６が、閾値電圧Ｖｔｈ以上になった場合に、オン状態になり、ノードＮ７がＬ状態になる。また、トランジスタ８４は、ノードＮ６が、閾値電圧Ｖｔｈ未満になった場合に、オフ状態になり、ノードＮ７がＨ状態になる。
【００９２】
本実施形態による供給スイッチ１６は、給電検出部８０が給電装置２から受電コイル１１に給電されていないことを検出した場合に、オン状態になり、蓄電デバイス４０が充電している電力を負荷部１５に供給する。また、供給スイッチ１６は、給電検出部８０が給電装置２から受電コイル１１に給電されていることを検出している場合に、オフ状態になり、蓄電デバイス４０が充電している電力の負荷部１５への供給を停止する。
【００９３】
以上説明したように、本実施形態によるセンシングデバイス１ｃは、所定の条件に応じて、蓄電デバイス４０が充電している電力を負荷部１５に供給する供給スイッチ１６（電力供給部）を備え、供給スイッチ１６は、給電コイル２１から受電コイル１１への給電が停止した後に、蓄電デバイス４０が充電している電力を負荷部１５に供給する。
これにより、本実施形態によるセンシングデバイス１ｃは、第２の実施形態と同様に、給電コイル２１から受電コイル１１への給電が停止した後に負荷部１５が動作するため、無線給電による無線電力搬送波が、負荷部１５の動作（例えば、生体情報のセンシング）に悪影響を与えることを防止することができる。よって、本実施形態による無線給電システム１００ｃ及びセンシングデバイス１ｃは、無線給電による無線電力搬送波の影響を受けずに、安定して負荷部１５を動作（例えば、生体情報をセンシング）させることができる。
【００９４】
また、本実施形態によるセンシングデバイス１ｃは、給電装置２から受電コイル１１に給電されているか否かを検出する給電検出部８０（第３検出部）を備え、供給スイッチ１６は、給電検出部８０が給電装置２から受電コイル１１に給電されていないことを検出した場合に、蓄電デバイス４０が充電している電力を負荷部１５に供給する。
これにより、本実施形態によるセンシングデバイス１ｃは、簡易な構成により給電装置２から受電コイル１１に給電されていないことを正確に検出することができる。
【００９５】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態は、それぞれ単独で実施する例を説明したが、これに限定されるものではなく、各実施形態のうちのいくつかを組み合わせて実施してもよい。例えば、第３の実施形態と第４の実施形態とを組み合わせる場合には、抵抗１３の代わりに抵抗８１及び抵抗８２を使用して、スイッチング素子１４と直列に接続させてもよい。この場合、抵抗８１及び抵抗８２と、スイッチング素子１４とは、電圧Ｖｒを放電させつつ、給電装置２から受電コイル１１に給電されているか否かを検出することができる。
【００９６】
また、上記の各実施形態において、スイッチング素子１４が、抵抗１３と直列に接続される例を説明したが、これに限定されるものではなく、抵抗１３を備えない形態であってもよい。なお、抵抗１３を備えない場合には、スイッチング素子１４は、スイッチング素子１４のオン抵抗を利用して、直流電力を放電する。すなわち、抵抗１３は、スイッチング素子１４のオン抵抗に含まれてもよい。
【００９７】
また、蓄電デバイス４０は、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）である場合の一例を説明したが、他の種類のコンデンサであってもよいし、例えば、リチウムイオン電池などの二次電池（蓄電池）であってもよい。また、蓄電デバイス４０は、電気二重層コンデンサ４１及び電気二重層コンデンサ４２を直列に２段重ねた構成のものを用いる例を説明したが、これに限定されるものではなく、１段、又は３段以上であってもよい。
【００９８】
また、上記の各実施形態において、整流部３０は、ショットキーバリアダイオードであるダイオード３１〜３４を備えた全波整流回路である例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、整流部３０は、ショットキーバリアダイオードの代わりに他の種類のダイオードを用いてもよいし、半波整流回路であってもよい。
【００９９】
また、上記の各実施形態において、充放電制御部５０は、抵抗１３及びスイッチング素子１４を含まない例を説明したが、抵抗１３及びスイッチング素子１４を含む構成としてもよい。また、上記の第４の実施形態において、充放電制御部５０は、給電検出部８０を含まない例を説明したが、これに限定されるものではなく、給電検出部８０を含む構成としてもよい。
また、充放電制御部５０の構成は、上記の各実施形態において説明した構成に限定されるものではなく、他の構成であってもよい。
【０１００】
また、上記の各実施形態において、上限電圧である電圧Ｖ１が４．０Ｖであり、下限電圧である電圧Ｖ２が３．８Ｖである例を説明したが、これに限定されるものではなく、電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２は、他の電圧値であってもよい。
また、上記の各実施形態において、電子機器の一例として、体内に埋め込むセンシングデバイス１（１ａ〜１ｃ）である例を説明したが、これに限定されるものではなく、他の用途に使用される電子機器であってもよい。
【０１０１】
上述のセンシングデバイス１（１ａ〜１ｃ）は、内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述したセンシングデバイス１（１ａ〜１ｃ）の充放電に関する制御の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【０１０２】
また、上述した充放電制御部５０の機能の一部又は全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ  センシングデバイス
２、２ａ  給電装置
３  計測装置
１１  受電コイル
１２、２２  共振コンデンサ
１３、６１、６２、７１、７２、７３、８１、８２、８３  抵抗
１４  スイッチング素子
１５  負荷部
１６  供給スイッチ
１７、２５  タイマ回路
２１  給電コイル
２３  交流電源
２４  給電スイッチ
３０  整流部
１８、３１、３２、３３、３４  ダイオード
３５  平滑コンデンサ
４０  蓄電デバイス
４１、４２  電気二重層コンデンサ
５０  充放電制御部
５１  自己保持回路
６０  上限電圧検出部
６３  基準電圧生成部
６４  コンパレータ
７０  下限電圧検出部
７４、８４  トランジスタ
８０  給電検出部
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ  無線給電システム
ＢＤＹ  人体
ＡＱ  アクリル容器
【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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【図８】
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【図９】
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