(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内埋込型機器の感温トランスであって、少なくとも１つのキューリー温度を有する感温磁性材料により磁芯を形成し、当該磁芯に入力側及び出力側巻線を施すことによって得られた巻線コアをヒーターに接着し、当該ヒーターを前記出力側巻線に接続したことを特徴とする感温トランス。
【請求項２】
請求項１記載の感温トランスを用いた電力伝送装置であって、前記磁芯を形成する感温磁性材料の前記キューリー温度前後におけるインダクタンス変化を利用して、過度の加熱を回避できることを特徴とする電力伝送装置。
【請求項３】
体内埋込型機器の感温トランスであって、一方が他方よりも高いキューリー温度を保有する２種のトランス磁芯用部材を各複数個交互に一つの閉磁路を形成するように直列に組み合わせて配置し、入力側及び出力側コイルを夫々異なる前記一方のトランス磁芯用部材に施し、前記他方のトランス磁芯用部材にヒーターを直に接着し、前記ヒーターは前記出力側コイルに接続されていることを特徴とする感温トランス。
【請求項４】
請求項３記載の感温トランスを用いた電力伝送装置であって、前記他方のトランス磁芯用部材のキューリー温度前後におけるインダクタンス変化を利用して、過度の加熱を回避できることを特徴とする電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力により抵抗体を発熱させながら温度制御特に過熱防止を必須とする体内埋込型機器等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、医学の進歩に伴い、難治とされてきた疾患についても治療が可能となってきている。
【０００３】
体内埋め込み機器や人工臓器を駆動させるには多くの場合電力を必要としている。これらへの電力の供給は、皮膚を貫通する電線などを必要とせずに、皮膚を介した非接触式の電力電送が、感染症の回避、利便性等の点から有用である。
【０００４】
また、体内に埋め込まれる機器や人工臓器においては、発熱による火傷等を防止する必要がある。そのため、加温を要する場合には、過熱防止対策が必要となる。
【０００５】
また、非接触電力伝送方式で駆動する体内埋め込み機器や、人工臓器においては、できるだけ簡便な手法で信頼性が高いすなわち故障しにくい構成であることが有用である。
【０００６】
従来、人工臓器の一例として、形状記憶合金を用いた人工括約筋が提案されている。この構成において、電気抵抗体に通電することにより加熱する方法が採られている。具体的に、人工括約筋は、形状記憶合金板にシート状抵抗を貼り付け、通電による発熱で形状記憶合金を加温し、変形温度（約５５℃）まで昇温し、弁の開閉を行なうものである。この人工括約筋は、人工肛門とも呼ばれ、直腸肛門部を切除した患者が対象となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、これらの人工臓器において、過熱対策を施したものは、いままでに提案されていない。
【０００８】
そこで、本発明の技術的課題は、生体埋め込み機器等の電力伝送における過度の加熱回避ができ、また、信頼性の高い構成を備えた感温トランスとそれを用いた電力伝送装置とを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、交差しない一つの閉磁路を備えた磁芯を介して電磁誘導により電力を伝送する感温トランスを用いた電力伝送装置において、前記感温トランスは、磁芯材料として１種又は２種類以上のキューリー点を保有する感温磁性体を一体に形成して使用し、当該感温トランスの出力電力をヒーターに供給して当該磁芯も加熱するとともに前記感温磁性体のキューリー温度近傍における出力電力の不連続な変化を利用し、前記感温トランスの出力電力の制御を行なえるようにしたことを特徴とする電力伝送装置が得られる。ここで、本発明において、不連続な変化とは、電流値が著しく、特に、３０％以上も変化するような電流の変化を呼ぶ。
【００１０】
本発明によれば、一方が他方よりも高いキューリー温度を保有する２種のトランス磁芯用部材を各複数個交互に一つの閉磁路を形成するように直列に組み合わせて配置し、入力側及び出力側コイルを夫々異なる前記一方のトランス磁芯用部材に施し、前記他方のトランス磁芯用部材にヒーターを設け、前記ヒーターを前記出力側コイルに接続するとともに加熱部位に設けたことを特徴とする感温トランスが得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の基本原理について具体的に説明する。
【００１３】
本発明による感温トランス及び電力伝送装置は、加熱温度が上限近傍にキューリー温度（Ｔｃ）を有する感温磁性材料を磁芯として使用して、電磁誘導により発生した出力を加熱用電力として使用するものである。
【００１４】
この出力は、磁芯材料のＴｃを越えると著しく低下する。これは磁芯のインダクタンスの減少に対応するものであり、磁性材料の観点では、透磁率と飽和磁化の著しい減少となっている。
【００１５】
ここで、本発明において、使用される磁芯材料は１種類に限られるものでなく、異なるキューリー温度を有する磁性材料（一般的には、透磁率や飽和磁化も異なる。）を複合化して磁芯を構成してもよい。この場合は、Ｔｃ温度以上における磁芯の実効透磁率の著しい減少が、インダクタンスの低下となり、出力減少をもたらし、温度制御（過熱防止）となる。
【００１６】
具体的に、本発明では、形状記憶合金を用いた人工括約筋の構成において、電気抵抗体に通電することにより加熱する方法に関係している。この人工括約筋は、形状記憶合金板にシート状抵抗を貼り付け、通電による発熱で形状記憶合金を加温し、変形温度（約５５℃）まで昇温し、弁の開閉を行なうものである。この人工括約筋は、人工肛門とも呼ばれ、直腸肛門部を切除した患者が対象となる。
【００１７】
それでは、本発明の実施の形態について具体的に述べる。
【００１８】
（第１の実施の形態）
感温磁性フェライト磁芯として、組成の異なるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト２種（μが約２０００で、Ｔｃが６０℃と７５℃）を外径１５ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍの形状に作製した。
【００１９】
次に、このリング状コアにリッツ線を入力側２５回、出力側２５回巻線し、出力負荷を２０Ω接続し、１００ｋＨｚで入力し、室温における出力電力が１．５Ｗになるように調整し、恒温槽を用いて、温度と出力電力の関係を測定した。
【００２０】
その結果を次の表１に示す。
【００２１】
【表１】
0004210068.tif 000002
【００２２】
磁芯のＴｃを越える温度では、２次側の出力が著しく減少し、設定温度以上での過熱防止として機能できることがわかる。
【００２３】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態と同様にし、Ｔｃ６０℃の感温フェライト磁芯（厚さは２ｍｍ）を用いた巻線コアを、２０Ωのシート状ヒーターに接着し、２次側出力がこのヒーターに直列となるように接続した。
【００２４】
また、入力側電力として、１００ｋＨｚにてギャップ１０ｍｍで渦巻コイルを対向させて非接触で電力を伝送したものを使用している。
【００２５】
これを、３７℃の恒温槽中で、初期のトランス出力を３Ｗとし、通電時間によるフェライト磁芯及びヒーターの温度変化を測定した。その結果を、下記表２に示す。
【００２６】
【表２】
0004210068.tif 000003
【００２７】
ヒーターの温度が３℃オーバーシュートするものの約６０℃における温度保持（過熱防止）機能が確認できる。
【００２８】
尚、ヒーターのオーバーシュートの主要因は、ヒーターと感温フェライト間に導線（巻線）が介在するため、熱伝導が低下しているからである。
【００２９】
（第３の実施の形態）
トランス磁芯用部材として、２種類のフェライトチップを作製した。
【００３０】
ひとつは、Ｔｃ６０℃でμ１８００のフェライトであり、形状は３×５×３ｍｍの直方体である。
【００３１】
もうひとつは、Ｔｃ３３０℃でμ２５０のフェライトであり、形状は外径１５ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍのリングを２分割して、半リング状としたものである。
【００３２】
次に、これら２種類のフェライトチップを交互に直列に配置し、長円状リングを形成し、トランス用磁芯とした。
【００３３】
ここで、直方体フェライト（Ｔｃ６０℃材）の長手５ｍｍは、周方向に配置されている。また、底面の片側は同一面となるに配置しており、半リング状フェライトチップ（Ｔｃ３００℃材、厚さ２ｍｍ）と直方体フェライトチップ（Ｔｃ６０℃、厚さ３ｍｍ）との接着部においては、片側底面部において１ｍｍの段差を構成している。
【００３４】
次に、この長円形フェライト磁芯の半リング状フェライトチップそれぞれにリッツ線を２５回巻線し、入力側、出力側とした。ちなみに、巻線部の厚みは１ｍｍ以下となっており、片面ではフェライトチップの面より突き出ていない。
【００３５】
次に、２０Ωのシート状ヒーターに直方体フェライトチップ（Ｔｃ６０℃材）を直に接着し、前述の実施の形態と同様にしてヒーターの温度変化測定した。その結果を下記表３に示す。
【００３６】
【表３】
0004210068.tif 000004
【００３７】
ヒーターの温度がオーバーシュートすることなく、６０℃における温度保持（過熱防止）機能が確認できる。
【００３８】
ちなみに、このＴｃが異なるフェライトチップを複合化して構成した長円形フェライト磁芯のインダクタンスの温度変化を判定したところ、６０℃で著しく減少（半減）し、Ｔｃ以上では明らかにフェライト磁芯の実効透磁率が減少していた。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、生体埋め込み機器等の電力伝送における過度の加熱回避ができ、また、信頼性の高い構成を備えた感温トランスとそれを用いた電力伝送装置とを提供することができる。