JPH0363047A

JPH0363047A - 体内留置式医療器具用エネルギ供給装置

Info

Publication number: JPH0363047A
Application number: JP1198307A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Adachi; 英之安達
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1991-03-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は人体内に留置した電気的駆動部を持つ医療器具
に体外からエネルギを供給する体内留置式医療器具用エ
ネルギ供給装置に関する。

［従来の技術］体内に留置して使用する医療器具が知られている。そし
て、この体内留置式医療器具にあっては、一般に、これ
に給電することが必要であるから、その手段が種々考え
られている。例えば体内留置式人工臓器に組み込んだ蓄
電器に電力を給電する場合、上記蓄電器に接続される給
電コネクタを人体外面部に露出して設け、この給電コネ
クタに外部電源を接続して給電するようにしたものがあ
る。

また、米国特許第３，９１９，７２２号明細書で示され
るように、人体外に露出する給電コネクタを設けること
なく、高周波電波を利用して体内に埋設した蓄電器へ無
線的に充電する方式も知られている。これは体内に設け
たコイルと体外に設置するコイルとを接近させて電磁誘
導によってエネルギを伝送するものである。

［発明が解決しようとする課題］上記人体外に露出する給電コネクタを利用する方式では
、外部電源からケーブルを介して給電コネクタに接続す
る必要があり、外部電源からのケーブルを用いるため、
充電場所が制限され、また、患者にとっても、稍神的負
担等が大きくかかる。さらに、比較的複雑な形状の給電
コネクタが人体外に露出するため、汚れなどがとれにく
くなり易く、その給電コネクタを衛生的に管理する上で
、患者に大きな負担をかけるものである。

一方、高周波電波を利用して無線的に充電する方式のも
のでは、人体内に設けたコイルと、体外に設置するコイ
ルとを接近させて電磁誘導によってエネルギを伝送する
から、高周波による人体への種々の影響、例えば感電の
虞れがあるなどの問題があった。

本発明は上記課題に着目してなされたもので、その目的
とするところは使用する患者の負担が少なく、しかも、
人体内に留置した医療器具の電気的駆動部へ安全かつ容
易にエネルギを供給することができる体内留置式医療器
具用エネルギ供給装置を提供することにある。

［課題を解決する手段および作用］上記課題を解決するために本発明は、体内に留置した電
気的駆動部を有する医療器具にエネルギを供給する体内
留置式医療器具用エネルギ供給装置において、体内に留
置され上記医療器具に接続されその医療器具に電力を供
給するとともに体外側からの光を電気に変換する光電変
換素子と、体外に設置され前記光電変換素子へ光を供給
する光源装置とからなるものである。

しかして、体内に留置された光電変換素子に、体外に設
置した光源装置から生体等を透過して光を当て電気に変
換する。そして、この光電変換素子で変換した電力を体
内に留置した医療器具に供給する。つまり、体外から体
内に留置した医療器共に、同じく体内に留置された光電
変換素子を通じてエネルギを供給することができる。し
たがって、使用する患者の負担が少なく、しかも、人体
内に留置した医療器具の電気的駆動部へ安全かつ容易に
エネルギを供給することができる。

［実施例］第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を示すもの
である。第１図中１は人体であり、この人体１内には体
内留置式医療器具としての薬液注入ポンプ２が埋設され
ている。この薬液注入ポンプ２には同じく人体１内に完
全に挫め込まれた駆動電源回路部３が接続されている。

この駆動電源回路部３は、蓄電器４、充電器５、および
特に体表面近くに設置された光電変換索子６を備えてな
る。この光電変換素子６には特に赤外光領域を中心とし
て高い変換効率を有する太陽電池等を用いる。そして、
この光電変換素子６で受けた光を電気エネルギに変換し
、これを充電器５を介して蓄電器４に充電するようにな
っている。

また、この光電変換素子６の受光面６ａは埋め込まれた
位置で人体１の皮膚ａ側に向くようになっている。

また、第２図で示すように上記薬液注入ポンプ２は、上
記蓄電器４から電力の供給を受けるポンプ駆動回路７、
薬液を貯蔵するリザーバ８、およびポンプ部９を組み込
んでなり、ポンプ部９の吐出口１０には薬液の投与対象
の血管１１に接続したチューブ１２が接続されている。

また、この薬液注入ポンプ２は上記リザーバ８に体外か
ら薬Ｉ夜を供給するための注射針を穿刺可能な弾性材料
よりなる窓部１３が設けられている。なお、この薬液注
入ポンプ２により投与する薬液としてはインシュリン、
抗癌剤、ホルモン等がある。そして、この薬液の補給は
窓部１３に隣接する皮膚ａを貫通してその窓部１３に注
射針を穿刺し、その注射針を通じて供給するようになっ
ている。

また、体外にはＹＡＧレーザ装置１４が設置されている
。ＹＡＧレーザ装置１４には出カブローブ１５が接続さ
れ、その出カブローブ１５の出射端を上記駆動Ｍｌ源回
路部３における光電変換索子６の受光面６ａに皮膚ａを
介して対向させるようになっている。

上記ＹＡＧレーザ装置１４は波長１．０６μｍの赤外光
を出射する。この赤外光は後で述べるように人体１の組
織に対しての透過性がよい。したがって、人体１の皮膚
ａを介して光電変換素子６に類１１する光としては最適
である。従来、−船釣に知れているガリウム・ヒ素系の
光電変換素子では波長０．８７μｍまでの主に可視光領
域までが光電変換できる限界であった。しかし、近年に
なり、同じガリウム・ヒ素系のもので、波長０．８７μ
ｍ以上の赤外光領域でも、高い変換効率を持つ光電変換
素子が開発されており、これにより人体１の組織に対し
ての透過性がよい波長１．０６μｍの赤外光を使用して
皮膚ａを透過させて光電変換素子６により光を効率よく
光電変換できることができるようになった。なお、波長
０．８７μｍ以上の赤外光領域でも、高い変換効率を持
つ光電変換素子としては例えばＮ型インジウム・リンの
基板上に、ＰＮ接合したインジウム・ガリウム・ヒ素の
吸収層を形成し、さらに、Ｐ型インジウム・アルミニウ
ム・ヒ素の窓層、およびＰ型インジウム・ガリウム・ヒ
素のキヤ・ソブ層を積み重ねて旦本セルとしたものがあ
る。

また、そのＹＡＧレーザ光の人体に対する透過特性につ
いて説明すると、第３図で示す「水および血液による光
吸収波長の特性」から明らかなように、可視光領域（約
０．７μｍ以下）では血液による光の吸収がかなり大き
いことがわかる。また、光波長が長くなるにつれて、血
液による光の吸収は減少し、代わって水による光の吸収
が増大することがわかる。したがって、１．０６μｍの
波長を持つＹＡＧレーザ光は血液に対しても、水に対し
ても吸収されにくい波長領域に位置し、人体１への透過
性はよいといえる。

しかして、上記構成において、薬液注入ポンプ２の蓄電
器４にエネルギを補給する場合、ＹＡＧレーザ装置１４
の出カブローブ１５の出射先端を、生体に埋設した光電
変換索子６の受光面６ａに対応する人体１の外表面の部
位に向ける。そして、ＹＡＧレーザ光を出射すれば、人
体１の皮膚ａを透過してＹＡＧレーザ光は光電変換索子
６の受光面６ａを照射し、電気エネルギに変換される。

この電気エネルギは充電器５を介して蓄電器４に貯えら
れる。そして、薬液注入ポンプ２が作動する際、ポンプ
駆動回路７に蓄電器４より電力を供給する。

ここで、光電変換索子６は生体内に完全に埋め込まれて
いるため、感染などの問題がなく安全である。また、エ
ネルギ伝送手段として光を用いているため、感電の危険
もなく安全である。しかも、光を用いて無線的にエネル
ギを供給できるため、患者の自由度が大きくなる。さら
に、光電変換素子６を生体に完全に埋め込んでいるため
、外観上に変化はなく、患者の精神的苦痛を軽減できる
。

第４図は本発明の第２の実施例を示すものである。上記
第１の実施例においては、使用した光電変換素子６は赤
外光用のみであったが、この第２の実施例では、その赤
外光用光電変換索子６と並べて可視光用光電変換索子１
６を人体１の体表面近くの内部に埋設した。その他の構
成は第１の実施例のものと特に変わらず同じである。た
だし、体外に配置する光源としては、−膜内なデイライ
ト光源１７、例えばハロゲンランプやキセノンランプを
用いる。

そして、このデイライト光源１７から受ける赤外光領域
は赤外光用光電変換素子６が電気エネルギに変換し、可
視光領域は可視光用光電変換索子１６が電気エネルギに
変換する。このようにしてｉ！Ｉられた電気エネルギは
上記第１の実施例と同様の流れでポンプ駆動回路７に供
給される。

前述したように可視光は血液に吸収され易いので、人体
を透過しにくい。しかしながら、現時点では可視光用光
電変換索子１６の方が赤外光用光電変換索子６に比べ数
倍変換効率がよい。したがって、微弱ながら人体１を透
過した可視光を高効率で電気エネルギに変換できる。こ
のように赤外先用先電変換索子６と可視光用光電変換水
Ｐ１６とを並べて設置することにより、デイライト光源
１７の可視光領域、赤外光領域共にその電気エネルギを
取り出して利用することができ、より高効率のエネルギ
供給装置を実現できる。しかも、このデイライト光源１
７は上記ＹＡＧレーザ装置１４に比べ非常に安価である
から、経済的な装置として構成できる。なお、デイライ
ト光源としては、太陽光でもよい。このように光源とし
ては特殊なものでなくともよく、一般家電の照明器只で
もよいので、はとんどあらゆる場所での充電が可能とな
り患者の生活行動範囲を拡大できる。その他、上記第１
の実施例のものと同じ作用効果を奥する。

第５図は本発明の第３の実施例を示すものである。この
実施例は経皮端子１８を利用して可塊光用光電変換索子
１６に光を照射するようにしている。すなわち、経皮端
子】８は筒状の本体部１９を構成し、その孔部２０に透
明体２１を一体成形法等の手段によってその孔部２ｏを
気密に封止するごとく固定しである。透明体２１は例え
ば透明プラスチック材料、つまり、アクリル系樹脂、ポ
リカーボネイト、ポリメチルペンテン等の合成樹脂、ま
たはガラス、望ましくはサファイアガラスなどを用いる
ことが、生体との反応が少なくかつ為害性がないことか
ら適している。また、経皮端子１８の本体部１９の材料
としてはハイドロキシアパタイト、β−ＴＣＰ等の生体
適ａ性を有するセラミックやシリコン、ポリウレタン、
ポリエーテルサルフォン等の生体適合性を有する１％分
子村料金用いる。さらに、この経皮端子１８の本体部１
つの外周にはくびれ部２２が設けられている。

そして、このくびれ部２２を境界としてその下部が生体
への埋入部２３、上部が露出部２４として形成されてい
る。また、埋人部２３の端面中央部分には上記可蜆充用
光電変換索子１６が固定枠２５により密着固定されてい
る。

さらに、可視光１１１光電変換索子１６には上記第１の
実施例と同様に駆動電源回路部３の充電器５、蓄電器４
を介して薬）ｆｋ注入ポンプ２に電気的に接続されてい
る。

しかして、体外に配置したデイライト光源１７より経皮
端子１８に向けて照射すると、光は透明体２１を透過し
て可視光用光電変換索子１６に到達し、その光電変換素
子１６において光電変換が行われる。以下は第１の実施
例の場合と同じである。

そして、この実施例では透明体２１を通して光電変換素
子１６に光を導くから、光源からの光は人体を介さずに
光電変換索子１６に到達する。すなわち、光の減衰は上
記第１、第２の実施例に比べ極めて少なく、より効率的
に電気エネルギを得ることかできる。したがって、従来
技術で述べた給電コネクタ方式と比べて無線的にエネル
ギを伝送するため、患者の自由度は大きく、さらに患者
の精神的負担を軽減することができる。

また、体外に設置する光源としては特殊なものでなくと
もよく、例えば一般家庭の照明器具によるものでも良い
ので、はとんどあらゆる場所での充電が可能となり患者
の生活行動範囲を拡大できる。

第６図および第７図は本発明の第４の実施例を示すもの
である。上述した第１から第３の実施例のものでは薬液
注入ポンプに電気エネルギを供給する場合の例をとって
説明したが、本発明のエネルギ供給装置によるエネルギ
供給の供給対象は上述した薬液注入ポンプに限定される
ものでなく、電気的駆動部を持ち生体内に留置される医
療器具ならば、全てに応用できる可能性があるこの第４
の実施例はその一例としてラジオピル３０を示す。

このラジオピル３０は第６図で示すように消化管３１内
に留置し、その消化管３１内のｐＨ，温度等を測定する
ものである。第７図で示すようにラジオピル３１の内部
には開口部３２に臨んでセンサ３３を設け、このセンサ
３３は駆動回路３４を介して送信器３５に接続されてい
る。また、駆動回路３４はラジオピル３０の内周に設け
た赤外光用光電変換素子６に接続されている。

センサ３３が消化管３１内のｐＨ等を測定し、送信器３
５よりそのデータを体外に設けた受信器（図示しない）
へ送信する。そのとき、駆動回路３４の動力源として光
電気変換素子６が体外のＹＡＧレーザー装置１４より光
を受は電気エネルギを発生する。

なお、このラジオピル３０は充電器、蓄電器を省いてい
るので、光を照射した時のみ、データを送信できること
になる。しかし、充電器、蓄電器を省いているので、ラ
ジオビル３ｏの小型化が可能である。この実施例のラジ
オビル３ｏのように連続して駆動させる必要がない場合
は光電変換素子６と駆動回路３４を直結にする方法が有
効である。また、赤外光なので人体深部まで到達する。

このような構成によれば、小型化が可能である。

したがって患者への肉体的負担が軽減する。

なお、本発明は上記各実施例のものに限定されるもので
はない。例えば図示しないが、上述した第１から第３の
実施例において、蓄電器４と充電器５を省いた構成のも
のも考えられる。

また、体外の光源の照明強度を変化させることにより光
電変換素子の出力を変化させて例えば薬液注入ポンプの
薬液吐出量を調整するようにしてもよい。

［発明の効果］以上説明したように本発明は、体内に留置された光電変
換素子に、体外に設置した光源装置から光を当て電気エ
ネルギに変換する。そして、この光電変換素子で変換し
た電力を体内に留置した医療器具に供給する。つまり、
体外から体内に留置した医、療器具に、同じく体内に留
置され光電変換素子を通じてエネルギを供給することが
できる。

したがって、使用する患者の負担が少なく、しかも、人
体内に留置した医療器具の電気的駆動部へ安全かつ容易
にエネルギを供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図はその薬液注入ポンプの使用状態の説明図、第２図
は同じく使用状態における断面図、第３図は水および血
液による光吸収波長特性を示す図である。第４図は本発
明の第２の実施例を示すその使用状態の説明図である。第５図は本発明の第３の実施例を示すその使用状態の説
明図である。第６図および第７図は本発明の第４の実施
例を示し、第６図はその使用状態の説明図、第７図はそ
のラジオビルの断面図である。１・・・人体、２・・・薬液注入ポンプ、６・・・光電
変換素子、１４・・・ＹＡＧレーザ装置、１５・・・出
カブローブ、１６・・・光電変換素子、３０・・・ラジ
オビル。

Claims

【特許請求の範囲】　体内に留置した電気的駆動部を有する医療器具に体外
からエネルギを供給する体内留置式医療器具用エネルギ
供給装置において、体内に留置され上記医療器具に接続されその医療器具に
電力を供給するとともに体外側からの光を電気に変換す
る光電変換素子と、体外に設置され前記光電変換素子へ
光を供給する光源装置とからなることを特徴とする体内
留置式医療器具用エネルギ供給装置。