JP2003008453A

JP2003008453A - 被検出端末および履物

Info

Publication number: JP2003008453A
Application number: JP2001194857A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Someya; 薫染谷
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2003-01-10

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、被検出端末を携帯する煩わ
しさを解消することであり、また電源供給の問題を解消
することである。【解決手段】靴１００の着地時の加圧により、圧電素
子３が電力を発生させ、この電力に基づいてＰＨＳモジ
ュール５が機能する。電極２ａは、人体アンテナ３０と
静電結合によって電気的に結ばれ、ＰＨＳモジュール５
は、電極２ａを介してデータ通信を行う。但し、そのデ
ータ通信は、人体アンテナの感度を考慮して、圧電素子
３の電力発生のタイミングに基づいて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検出者の現在位
置を検出するために、人体に装着される端末に関する。

【０００２】

【従来の技術】子供や高齢者などの居場所を調べる場合
等、人の所在場所を検出する方法として、当該人が携帯
している携帯電話（ＰＨＳも含む。）や専用端末と通信
を行っている基地局を特定する方法や、ＧＰＳを利用し
て位置情報を入手する方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法を実現する前提条件として、検出対象となっている人
（以下、「被検出者」という。）が携帯電話や専用端末
（以下、まとめて適宜「被検出端末」という。）を保持
している必要がある。実際問題として、被検出者が被検
出端末を保持することは煩わしく、不便であって、ま
た、被検出端末を失くしてしまったり、携帯し忘れたり
する場合もあるため、特に、子供や高齢者が日常的に利
用するには問題があった。

【０００４】更に、被検出端末である携帯電話や専用端
末は、本体に内蔵または着脱・交換可能な電池や充電池
により駆動するため、電池が切れると使用できなくなっ
てしまうという問題があった。

【０００５】本発明の課題は、被検出端末を携帯する煩
わしさを解消することであり、また電源供給の問題を解
消することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、人体に装着される被検出端
末（例えば、被検出端末１）であって、人体接触面或い
は人体接触面近傍にアンテナ用電極（例えば、電極２
ａ）を配設し、前記アンテナ用電極を介した無線通信と
して、所定信号を送信する通信手段（例えば、ＰＨＳモ
ジュール５）を備えることを特徴とする。

【０００７】この請求項１記載の発明によれば、人体接
触面或いは人体接触面近傍にアンテナ用電極が配設され
るため、静電結合などにより、人体をアンテナとして利
用することができる。また、被検出端末は人体に装着さ
れるものである。このため、被検出者が被検出端末を持
ち歩かなければならない煩わしさから解放することがで
きる。また、人体接触面近傍とは、人体との電気的な結
合が可能な位置の意であって、アンテナ用電極が人体と
直接接触しない、例えば、保護膜等を介した人体との間
接的な接触を指す。

【０００８】また、被検出端末を内蔵した腕時計を構成
することとしてもよいし、請求項２記載の発明のよう
に、履物の底部（例えば、靴底２００）に請求項１記載
の被検出端末を内蔵するとともに、前記アンテナ用電極
を足接触面或いは足接触面近傍に配設した履物（例え
ば、靴１００）を実現することとしてもよい。

【０００９】この請求項２記載の発明によれば、靴内に
被検出端末が内蔵されているため、被検出端末を携帯し
忘れることがなく、また携帯する煩わしさもない。

【００１０】また、請求項３記載の発明のように、請求
項２記載の発明の履物において、圧力検出手段（例え
ば、圧電素子３および起電力検出部４）を前記底部に備
え、前記圧力検出手段による検出結果に基づいて前記通
信手段が機能するよう構成してもよい。

【００１１】履物は、地面に着地している状態と、地面
から離れている状態とが考えられる。地面から離れてい
る状態では、人体（足）とアンテナ用電極とが電気的に
十分結合できないおそれがある。この請求項３記載の発
明によれば、履物の着地を検出することができる。この
ため、着地のタイミング、即ち圧力検出手段による検出
結果に基づいて、アンテナが感度良好な状態に無線通信
を行うことができる。

【００１２】また、請求項４記載の発明のように、請求
項２または３記載の履物において、発電手段（例えば、
圧電素子３）を前記底部に備え、前記通信手段の電源が
前記発電手段により供給されるよう構成してもよい。

【００１３】この請求項４記載の発明によれば、発電手
段によって通信手段の電源が供給されるため、被検出端
末が電池切れになるおそれがない。また、被検出端末内
に電池を内蔵する場合であっても、発電手段により補助
的に電源が供給されるため、電池の寿命を延ばすことが
できる。

【００１４】また、請求項３記載の発明および請求項４
記載の発明を具体的に実現する構成として、請求項５記
載の発明のような履物を実現することとしてもよい。即
ち、請求項２記載の発明の履物において、圧電素子（例
えば、圧電素子３）と、前記圧電素子の電力出力ライン
（例えば、発電ラインＬ２）に並列接続されるコンデン
サ（例えば、コンデンサ７）と、前記圧電素子による発
電を検出する検出手段（例えば、起電力検出部４）と、
を前記底部に備え、前記通信手段の電源が前記圧電素子
により供給されるとともに、前記検出手段による検出結
果に基づいて前記通信手段が機能する履物を構成しても
よい。

【００１５】この請求項５記載の発明によれば、請求項
３および４記載の発明の効果に加えて、圧電素子を、履
物の着地検出と、通信手段の電源供給という２つに利用
することができるため、被検出端末の部品点数を減ら
し、履物内に内蔵される被検出端末をより小型にするこ
とができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。なお、以下においては、本発
明の構成を履物に適用した場合について説明する。ま
ず、構成について説明する。図１は、靴底２００に被検
出端末１が内蔵された靴１００の断面の概略を示した図
である。また図２は、被検出端末１の電気回路図であ
る。被検出端末１は、主に、電極２ａ、２ｂと、圧電素
子３と、起電力検出部４と、ＰＨＳ（PersonalHandy Ph
one System）モジュール５と、整流回路６と、コンデン
サ７と、電源安定化回路８とによって構成される。

【００１７】電極２ａは、人体接触面或いは人体接触面
に近接配置され、人体との静電結合により人体をアンテ
ナとして利用（以下、「人体アンテナ」という。）する
ための電極である。電極２ａの一面は人体アンテナ３０
と接続され、他面はＰＨＳモジュール５と接続される。

【００１８】また、電極２ａの面積は、人体接触面、即
ち靴の中敷き面全体に渡る大きさであることがより好ま
しいが、静電結合が十分に行える状態であればよい。ま
た、靴下をはいた上で履かれる履物か否か等、履物の種
類に応じて配置位置・面積を変更することとしてもよ
い。

【００１９】電極２ｂは、地面接触面に近接配置され、
近接接地により人体アンテナ３０をグランドプレーン型
として利用するためのものである。電極２ｂの一面はＰ
ＨＳモジュール５に接続され、他面は近接接地される。
また、電極２ｂの配置位置・面積については、電極２ａ
と同様適宜設計変更可能である。

【００２０】圧電素子３は、人の自重による加圧によっ
て発電する機能部であり、靴底２００の踵部に配設され
る。また圧電素子３の一端は発電ラインＬ２に接続さ
れ、多端は接地ラインＬ３に接続されており、圧電素子
３により発電された電力は、発電ラインＬ２へ供給され
る。

【００２１】整流回路６は、圧電素子３によって発電ラ
インＬ２に供給される電力を直流に整流し、後段の発電
ラインＬ２に供給するものであり、ダイオード等により
実現される。コンデンサ７は、発電ラインＬ２に並列接
続されており、整流回路６を介して整流された発電ライ
ンＬ２上の電力を平滑化するものであって、電気二重層
キャパシタ等により実現される。

【００２２】電源安定化回路８は、発電ラインＬ２上の
電圧変動分を取り除き、安定した電力として給電ライン
Ｌ１に電力を変換・出力し、ＰＨＳモジュール５へ電源
を供給するものである。

【００２３】起電力検出部４は、一端が整流回路６の前
段の発電ラインＬ２に接続され、他端が接地ラインＬ３
に接続されている。起電力検出部４は、発電ラインＬ２
の前段において、電圧が所定閾値に達したか否かを検出
するものであり、所定閾値に達したことを検出した場合
には、ＰＨＳモジュール５に検出信号を出力する。

【００２４】ＰＨＳモジュール５は、ＰＨＳの機能を内
蔵したモジュールであって、ＣＰＵ（Central Processi
ng Unit）や通信装置、当該ＰＨＳモジュール５の識別
情報などを記憶したメモリ等により構成される。ＰＨＳ
モジュール５は、電極２ａを介して人体アンテナ３０を
グランドプレーン型アンテナとして利用して、ＰＨＳの
基地局４０と通信を行い、基地局４０から問合せ信号を
受信すると、当該基地局４０に対して、所定の応答信号
を送信する。問合せ信号としては、例えば、検出対象の
被検出端末の識別情報を含む信号であり、応答信号とし
ては、例えば、被検出端末１の識別情報を含む信号など
であってよい。

【００２５】ＰＨＳモジュール５による通信方法につい
て、より詳細に説明する。ＰＨＳのデータ通信は、通
常、パケットと呼ばれるデータの単位を送受することに
より行われる。例えば、１パケットのデータサイズを１
２８バイト、通信速度を５６ｋｂｐｓとした場合、１パ
ケットのデータ送信あるいは受信に要する時間は、１２
８×８／５６ｋ＝約１８ｍｓｅｃである。従い、データ
通信を成立させるためには、断続的であっても、１回の
通信時間として少なくとも１８ｍｓｅｃの通信時間が維
持できればよい。

【００２６】一方、人体アンテナ３０を感度良好な状態
として利用するためには、人体（足）と電極２ａとの間
で静電結合が行われている状態、即ち、靴１００が着地
している状態であることが望まれる。上記通信時間は充
分短い時間であるため、歩行もしくは走行時に、靴１０
０が着地している時間はこの通信時間を満足するもので
あり、靴１００が被検出者に装着されている状態にある
限り、歩行または走行中であるため、断続的あるいは連
続的な通信が可能である。

【００２７】ＰＨＳモジュール５には、起電力検出部４
から検出信号が入力される。ＰＨＳモジュール５は、検
出信号の入力タイミングを通信タイミングとして利用す
ることにより、上記断続的あるいは連続的な通信を行
う。また、ＰＨＳモジュール５の電源は、給電ラインＬ
１により供給される。

【００２８】次に、靴１００を装着した被検出者の歩行
動作によって踵が地面に着地する際の、被検出端末１の
動作について説明する。まず、着地により、靴の踵部に
内蔵された圧電素子３に圧力が加わって、圧電素子３が
電力を発生し、発生した電力が発電ラインＬ２へ供給さ
れる。すると、発電ラインＬ２の電圧レベルが上昇す
る。当該電圧レベルが所定閾値を超えたことを起電力検
出部４が検出すると、検出信号をＰＨＳモジュール５に
出力する。ＰＨＳモジュール５は、入力される検出信号
に基づいて、通信タイミングを制御する。この時、ＰＨ
Ｓモジュール５は、当該通信タイミングにおいて問合せ
信号を受信可能な状態とし、問合せ信号を受信後におい
ては、応答信号を当該通信タイミングにおいて送信す
る。

【００２９】一方、圧電素子３により発電ラインＬ２へ
供給された電力は、整流回路６により整流され、コンデ
ンサ７に蓄電・平滑化される。そして、電源安定化回路
８によって安定化された電源が給電ラインＬ１を介して
ＰＨＳモジュール５に供給される。尚、靴１００が地面
から離れた場合にあっては、コンデンサ７に蓄電された
電力が発電ラインＬ２に供給されるため、ＰＨＳモジュ
ール５への電源の安定供給は継続される。

【００３０】以上のように、被検出端末１を靴１００内
に内蔵せしめたため、被検出者が被検出端末１を携帯し
忘れるといったことを防止することができ、また、被検
出者が被検出端末を携帯する煩わしさから解放すること
ができる。また、被検出端末１は発電機構を備えるた
め、電池交換する必要がなく、電池切れによって機能が
停止する事態を回避できる。従って、例えば、子供、高
齢者、障害者などの行動監視、位置検出に好適に用いる
ことができる。

【００３１】なお、本発明は、上記実施の形態の内容に
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で適宜変更可能であり、例えば、電源の一層の安定供
給のため、被検出端末に電池あるいは充電池を内蔵する
こととしてもよい。この場合であっても、圧電素子によ
る電力供給が行われるとともに、コンデンサが並列接続
されているため、電池の寿命を延ばすことができる。

【００３２】また、ＰＨＳモジュール５は、問合せ信号
を受信した際にのみ応答信号を送信することとしたが、
応答信号を送信するのみの、いわゆるビーコン方式とし
てもよい。即ち、通信タイミング毎に応答信号を送信す
ることとして、基地局４０が、その応答信号を受信する
ことによって、被検出端末１の位置を特定する構成とし
てもよい。

【００３３】また、通信においては所定の電力が必要と
されるため、通信タイミング毎、即ち、靴１００が着地
した毎に通信を行うのではなく、複数回の着地によって
十分な電力を保持した後、通信を行うこととしてもよ
い。

【００３４】また、圧電素子３によって発電を行うとと
もに、これを起電力検出部４と組み合わせて圧力検出に
も利用する構成としたが、これに限るものではなく、圧
力検出用に例えば圧力スイッチ等を用いるようにしても
よい。

【００３５】また、被検出端末１を靴底に内蔵すること
として説明したが、被検出端末１を内蔵した靴の中敷き
を実現することとしてもよい。また、靴でなく、先端部
に被検出端末１を内蔵した杖としてもよい。また、被検
出端末１を乳母車に取り付けてもよい。この場合には、
加圧による発電機構ではなく、乳母車の車輪の回転によ
る発電機構を用いることとしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、人体をア
ンテナとして利用することができる。また、被検出者が
被検出端末を持ち歩かなければならない煩わしさから解
放することができる。

【００３７】請求項２記載の発明によれば、靴内に被検
出端末が内蔵されているため、被検出端末を携帯し忘れ
ることがなく、また携帯する煩わしさもない。

【００３８】請求項３記載の発明によれば、履物の着地
を検出することができる。このため、着地のタイミン
グ、即ち圧力検出手段による検出結果に基づいて、アン
テナが感度良好な状態に無線通信を行うことができる。

【００３９】請求項４記載の発明によれば、発電手段に
よって通信手段の電源が供給されるため、被検出端末が
電池切れになるおそれがない。また、被検出端末内に電
池を内蔵する場合であっても、発電手段により補助的に
電源が供給されるため、電池の寿命を延ばすことができ
る。

【００４０】請求項５記載の発明によれば、請求項３お
よび４記載の発明の効果に加えて、圧電素子を、履物の
着地検出と、通信手段の電源供給という２つに利用する
ことができるため、被検出端末の部品点数を減らし、履
物内に内蔵される被検出端末をより小型にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】被検出端末を内蔵した靴の断面図。

【図２】被検出端末の電気回路図。

【符号の説明】

１００靴１被検出端末２ａ、２ｂ電極３圧電素子４起電力検出部５ＰＨＳモジュール６整流回路７コンデンサ８電源安定化回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人体に装着される被検出端末であって、人体接触面或いは人体接触面近傍にアンテナ用電極を配
設し、前記アンテナ用電極を介した無線通信として、所定信号
を送信する通信手段を備えることを特徴とする被検出端
末。
【請求項２】履物の底部に請求項１記載の被検出端末を
内蔵するとともに、前記アンテナ用電極を足接触面或い
は足接触面近傍に配設したことを特徴とする履物。
【請求項３】圧力検出手段を前記底部に備え、前記圧力
検出手段による検出結果に基づいて前記通信手段が機能
することを特徴とする請求項２記載の履物。
【請求項４】発電手段を前記底部に備え、前記通信手段
の電源が前記発電手段により供給されることを特徴とす
る請求項２または３記載の履物。
【請求項５】圧電素子と、前記圧電素子の電力出力ライ
ンに並列接続されるコンデンサと、前記圧電素子による
発電を検出する検出手段と、を前記底部に備え、前記通信手段の電源が前記圧電素子により供給されると
ともに、前記検出手段による検出結果に基づいて前記通
信手段が機能することを特徴とする請求項２記載の履
物。