(57)【要約】【課題】生体機能に不可欠な動作を発電に利用することにより、生体が生存する限り安全かつ半永久的に機器に電力を供給することができる生体内埋め込み型電源装置を得る。【解決手段】生体の心臓１近傍に配置されて、心臓１の拍動による機械的応力Ｆによって電荷を発生する圧電素子２、または生体の肺近傍に配置されて、肺呼吸の動作による機械的応力によって電荷を発生する圧電素子と、前記圧電素子で発生した電荷を蓄積する蓄電装置３とを、生体内埋め込み型機器の電源装置または一次バッテリー５の補助電源として備える。【選択図】図１
2012005513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の心臓近傍に配置されて、前記心臓の拍動による機械的応力によって電荷を発生する圧電素子と、
前記圧電素子で発生した電荷を蓄積する蓄電装置と
を、生体内埋め込み型機器の電源として備えた
ことを特徴とする生体内埋め込み型電源装置。
【請求項２】
生体の肺近傍に配置されて、前記肺呼吸の動作による機械的応力によって電荷を発生する圧電素子と、
前記圧電素子で発生した電荷を蓄積する蓄電装置と
を、生体内埋め込み型機器の電源として備えた
ことを特徴とする生体内埋め込み型電源装置。
【請求項３】
生体の心臓近傍に配置されて、前記心臓の拍動による機械的応力によって電荷を発生する圧電素子と、
前記圧電素子で発生した電荷を蓄積する蓄電装置と
を、生体内埋め込み型機器の一次バッテリーの補助電源として備えた
ことを特徴とする生体内埋め込み型電源装置。
【請求項４】
生体の肺近傍に配置されて、前記肺呼吸の動作による機械的応力によって電荷を発生する圧電素子と、
前記圧電素子で発生した電荷を蓄積する蓄電装置と
を、生体内埋め込み型機器の一次バッテリーの補助電源として備えた
ことを特徴とする生体内埋め込み型電源装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の生体内埋め込み型電源装置において、
前記一次バッテリーの障害発生時に、前記補助電源を電源として用い障害情報を報知する報知手段をさらに備えた
ことを特徴とする生体内埋め込み型電源装置。
【請求項６】
請求項３から５までのいずれか１項に記載の生体内埋め込み型電源装置において、
生体内に埋め込まれて、前記補助電源を電源として用い一定時間毎にＩＤ情報を発信する発信手段をさらに備えた
ことを特徴とする生体内埋め込み型電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、生体内埋め込み型機器の電源として用いられる生体内埋め込み型電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の生体内埋め込み型機器の電源には一次バッテリーが主に使用されている。一次バッテリーではバッテリー容量の残量がなくなると手術を実施して交換する必要がある。しかし、手術を実施する場合には、生体への負担が大きくなるため、一次バッテリーの寿命を伸ばし、手術の回数を軽減する手法が検討されている。
【０００３】
一次バッテリーの寿命を伸ばし、手術の回数を軽減する手法の一つに、骨に圧電素子を装着して、生体内埋め込み型機器の電源を補助する手法がある（例えば、特許文献１及び２参照）。圧電素子を使用した発電手法に関しては、人体の手首の動きを利用するもの（例えば、特許文献１参照）や、関節の機械的な歪みを利用するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２１１１５１号公報
【特許文献２】特開２０００−２３７２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来の生体内埋め込み型機器には一次バッテリーが主に使用されており、交換時に手術を実施する必要があった。例えばペースメーカの電源にはリチウム電池や原子力電池が使用されている。リチウム電池では寿命が８年程度で、電池交換ごとに手術が必要となり生体の負担が大きい。
【０００６】
また、原子力電池では生涯取り出す必要がないが、放射性同位体を使用するため、使用に対する規制や、故障時の放射性汚染の危険性が発生する。
【０００７】
また、手首や関節の動きを利用した発電方法では、生体の安静時には発電されない問題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、生体機能に不可欠な動作を発電に利用することにより、生体が生存する限り安全かつ半永久的に機器に電力を供給することができる生体内埋め込み型電源装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る生体内埋め込み型電源装置は、生体の心臓近傍に配置されて、前記心臓の拍動による機械的応力によって電荷を発生する圧電素子または生体の肺近傍に配置されて、前記肺呼吸の動作による機械的応力によって電荷を発生する圧電素子と、前記圧電素子で発生した電荷を蓄積する蓄電装置とを、生体内埋め込み型機器の電源装置または一次バッテリーの補助電源として備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、生体機能に不可欠な動作を発電に利用することで半永久的に機器に電力を供給すること可能であり、一次バッテリーの交換が不要となり長期間使用時の生体への負担が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る生体内埋め込み型電源装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る生体内埋め込み型電源装置を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る生体内埋め込み型電源装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係る生体内埋め込み型電源装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態５に係る生体内埋め込み型電源装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態６に係る生体内埋め込み型電源装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る生体内埋め込み型電源装置を示す構成図である。図１に示す生体内埋め込み型電源装置は、生体の心臓１近傍に配置されて、心臓１の拍動による機械的応力Ｆによって電荷Ｑａを発生する圧電素子２と、圧電素子２で発生した電荷Ｑａを蓄積する蓄電装置３とを、ペースメーカ等生体内埋め込み型機器４の電源装置として備えている。
【００１３】
すなわち、図１に示す生体内埋め込み型電源装置は、心臓１の近傍に圧電素子２を配置することで、心臓１の拍動による機械的応力Ｆが圧電素子２に加わり電荷Ｑａが発生し、発生した電荷Ｑａを蓄電装置３に蓄積し、ペースメーカ等の生体内埋め込み型機器４の電源として供給する。なお、図１において、Ｑは蓄電装置３のキャパシタ電荷量を示す。
【００１４】
人間の心臓であれば１日に約１０万回前後の収縮と拡張を交互に繰り返して拍動している。心臓１の近傍に圧電素子２を配置することで、拍動による機械的応力Ｆが圧電素子２に加わり発電する。このため、その生体が生存する限り、心臓１の拍動により発電が継続する。
【００１５】
したがって、実施の形態１によれば、生体機能に不可欠な動作を発電に利用することで半永久的に機器に電力を供給すること可能であり、長期間使用時の生体への負担が軽減される。
【００１６】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２に係る生体内埋め込み型電源装置を示す構成図である。図２に示す生体内埋め込み型電源装置は、生体の肺６近傍に配置されて、肺呼吸の動作による機械的応力Ｆによって電荷Ｑａを発生する圧電素子２と、圧電素子２で発生した電荷Ｑａを蓄積する蓄電装置３とを、ペースメーカ等生体内埋め込み型機器４の電源装置として備えている。
【００１７】
すなわち、図２に示す生体内埋め込み型電源装置は、肺６の近傍に圧電素子２を配置することで、肺呼吸による機械的応力Ｆが圧電素子２に加わり電荷Ｑａが発生し、発生した電荷Ｑａを蓄電装置３に蓄積し、ペースメーカ等の生体内埋め込み型機器４の電源として供給する。
【００１８】
したがって、実施の形態２によれば、生体機能に不可欠な動作を発電に利用することで半永久的に機器に電力を供給すること可能であり、長期間使用時の生体への負担が軽減される。
【００１９】
また、一次バッテリー５等を実装した生体内埋め込み型機器４の補助電源として、圧電素子２で発電した電源装置を組み合わせることにより、機器としての安全性が高くする。
【００２０】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３に係る生体内埋め込み型電源装置を示す構成図である。図３に示す生体内埋め込み型電源装置は、生体の心臓１近傍に配置されて、心臓１の拍動による機械的応力Ｆによって電荷Ｑａを発生する圧電素子２と、圧電素子２で発生した電荷Ｑａを蓄積する蓄電装置３とを、ペースメーカ等生体内埋め込み型機器４の一次バッテリー５の補助電源として備えている。
【００２１】
すなわち、図３に示す生体内埋め込み型電源装置は、心臓１の近傍に圧電素子２を配置することで、心臓１の拍動による機械的応力Ｆが圧電素子２に加わり電荷Ｑａが発生し、発生した電荷Ｑａを蓄電装置３に蓄積し、ペースメーカ等の生体内埋め込み型機器４の電源として供給する。なお、図３において、Ｑは蓄電装置３のキャパシタ電荷量を示す。
【００２２】
人間の心臓であれば１日に約１０万回前後の収縮と拡張を交互に繰り返して拍動している。心臓１の近傍に圧電素子２を配置することで、拍動による機械的応力Ｆが圧電素子２に加わり発電する。このため、その生体が生存する限り、心臓１の拍動により発電が継続する。
【００２３】
したがって、実施の形態３によれば、生体機能に不可欠な動作を発電に利用することで半永久的に機器に電力を供給すること可能であり、一次バッテリー５の交換が不要となり長期間使用時の生体への負担が軽減される。
【００２４】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４に係る生体内埋め込み型電源装置を示す構成図である。図４に示す生体内埋め込み型電源装置は、生体の肺６近傍に配置されて、肺呼吸の動作による機械的応力Ｆによって電荷Ｑａを発生する圧電素子２と、圧電素子２で発生した電荷Ｑａを蓄積する蓄電装置３とを、ペースメーカ等生体内埋め込み型機器４の一次バッテリー５の補助電源として備えている。
【００２５】
すなわち、図４に示す生体内埋め込み型電源装置は、肺６の近傍に圧電素子２を配置することで、肺呼吸による機械的応力Ｆが圧電素子２に加わり電荷Ｑａが発生し、発生した電荷Ｑａを蓄電装置３に蓄積し、ペースメーカ等の生体内埋め込み型機器４の電源として供給する。
【００２６】
したがって、実施の形態４によれば、生体機能に不可欠な動作を発電に利用することで半永久的に機器に電力を供給すること可能であり、一次バッテリー５の交換が不要となり長期間使用時の生体への負担が軽減される。
【００２７】
実施の形態５．
図５は、この発明の実施の形態５に係る生体内埋め込み型電源装置を示す構成図である。図５に示す生体内埋め込み型電源装置は、実施の形態３（または実施の形態４）と同様な構成として、心臓（または肺）の近傍に配置された圧電素子と、圧電素子からの電荷を蓄積する蓄電装置３とを、ペースメーカ等生体内埋め込み型機器４の一次バッテリー５の補助電源として備えると共に、補助電源を電源として用い、生体内埋め込み型機器４や一次バッテリー５の障害発生時に、障害情報を報知する報知手段を備えている。この報知手段としては、障害情報を監視する障害監視部７と、障害監視部７により動作し、外部へ障害情報を電波により発信する小型発信器８と、アラーム音を出力するブザー９と、振動する小型モータ１０とを備えており、これらは生体内に埋め込まれる。
【００２８】
一次バッテリー５等を実装した生体内埋め込み型機器４の補助電源として圧電素子で発電した電源装置を組み合わせることにより、生体内埋め込み型機器４や一次バッテリー５の障害をアラーム音，振動，電波により通知することにより早期の処置が可能となる。また、原子力電池で使用する放射性同位体を用いないため故障時の放射性汚染が発生しない。
【００２９】
実施の形態６．
図６は、この発明の実施の形態６に係る生体内埋め込み型電源装置を示す構成図である。図６に示す生体内埋め込み型電源装置は、ネズミの体内に埋め込まれた生体内埋め込み型電源装置を示し、実施の形態３（または実施の形態４）と同様な構成として、心臓（または肺）１の近傍に配置された圧電素子２と、圧電素子２からの電荷を蓄積する蓄電装置３とを、ペースメーカ等生体内埋め込み型機器の一次バッテリーの補助電源として備えると共に、補助電源を電源として用い、一定時間毎に無線を使ってＩＤ情報を発信する発信手段としての埋め込み型小型発信器１１を生体内に埋め込んでいる。
【００３０】
したがって、圧電素子２と、圧電素子２からの電荷を蓄積する蓄電装置３とでなる補助電源を、埋め込み型小型発信器１１の電源装置として使用することにより、一定時間毎に無線を使ってＩＤ情報を発信する追跡装置や管理システムとして半永久的に動作可能にすることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  心臓、１  圧電素子、３  蓄電装置、４  生体内埋め込み型機器、５  一次バッテリー、６  肺、７  障害監視部、８  小型発信器、９  ブザー、１０  小型モータ、１１  埋め込み型発信器。
【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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