JP2004048221A

JP2004048221A - 生体間通信用の送受信装置

Info

Publication number: JP2004048221A
Application number: JP2002200799A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Yamagata; 山縣　一芳
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】アンテナ部と人体との結合を強化して、伝送効率に優れた生体間通信用の送受信装置を提供する。
【解決手段】生体間通信用の送受信装置の入出力手段１０に、スパイラル状のループコイル１１が設けらている。ループコイル１１を人体に接近させると、コイルと体表との間に等価的に静電容量Ｃａ，Ｃｂが形成される。ループコイル１１のインダクタンスによる誘導結合と前記静電容量Ｃａ，Ｃｂとによりループコイル１１と人体との間の物理的な結合を強化することができるため、送受信装置間の伝送効率を向上させることができる。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報端末機器などに搭載される生体間通信用の送受信装置に係わり、特に容量結合および／または誘導結合を利用した生体間通信用の送受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人体を伝送経路して通信を行う生体間通信手段としては、体内を流れる微小電流を利用する接触型の直接伝送方式と、人体に作られる静電・電磁誘導の場を利用する間接的伝送方式とが存在する。
【０００３】
前者の接触型の直接伝送方式では、体表又は体内の任意の箇所に電気信号を流すと、人体に１つの抵抗体とした電位分布が全身に発生するが、このとき別の任意の体表又は体内に平板上の検出電極を置くと、検出電極とＧＮＤ間に電位分布に対応した分圧が発生するという原理を利用することにより、情報の伝送が可能となる。
【０００４】
一方、後者の非接触型の間接伝送方式では、体表の任意の周や面、例えば頭部、腕部、腹局部、足部、指部などに筒状コイルからなるアンテナを接近させて電気信号を与えると、前記アンテナから電磁波が放出され体表が励振させられる。そして、他のアンテナを体表の任意の箇所に接近させ、この体表を伝搬する信号を検出することにより通信が可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の生体間通信手段は、電極として平板状の電極を使用するもの、またはアンテナとして筒状コイルを使用するものであるが、平板状の電極又は筒状コイルをそれぞれ単独で使用するものであったため、人体と電極の間の容量結合、または人体と筒状コイルとの間の誘導結合が微弱となって生体間通信の伝送効率が低下しやすいという問題があった。
【０００６】
また上記従来の平板状の電極を使用するものでは、一つの電極を体表に接触させ、ＧＮＤ側は主に大地を利用する構成であったため、電流帰還ループが形成され難く、ノイズの混入や検出される信号がふらつき接地電位から浮いた状態となって通信自体の安定性に欠けるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、生体間通信において、伝送効率を向上させるようにした生体間通信用の送受信装置を提供することを目的としている。
【０００８】
また本発明は、生体間通信において、安定した通信を可能とした生体間通信用の送受信装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、データ信号を所定の搬送波で変調させて送信信号を生成する変調部と、前記送信信号を受信して搬送波を除去する復調部と、前記送信信号を共振させる同調部と、前記送信信号の受信と送信とが行われる入出力部とを備えた生体間通信用の送受信装置において、
前記入出力部に、人体に接近させたときに前記人体との間で容量結合を形成するループコイルが設けらていることを特徴とするものであり、前記ループコイルが、スパイラル状であるものが好ましい。
【００１０】
本発明では、ループコイルと人体との間の容量結合が形成されるため、ループコイルが元から有する誘導結合と相俟って、ループコイルと人体との物理的な結合を強化できるため、生体間通信の伝送効率を向上させることができる。よって、送信出力を抑制し、省電力化を促進できる。また漏洩電流も低下させることができるため、例えば漏洩電流からのデータ漏れなどの防止、すなわち秘話特性を向上させることが可能である。
【００１１】
また本発明は、データ信号を所定の搬送波で変調させて送信信号を生成する変調部と、前記送信信号を受信して搬送波を除去する復調部と、前記送信信号を共振させる同調部と、前記送信信号の受信と送信とが行われる入出力部とを備えた生体間通信用の送受信装置において、
前記同調部がコンデンサとコイルとからなる共振回路で形成されており、前記入出力部には、人体と対向させたときに前記人体との間で前記共振回路の一部を形成する一対の対向電極が設けられていることを特徴するものである。
【００１２】
上記においては、電流帰還ループを形成することができるため、通信状態を安定化することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は生体間通信用の送受信装置の基本的構成を示すブロック図、図２は本発明の第１の実施の形態を示す入出力部の構成図、図３は本発明の第２の実施の形態を示す入出力部と同調部の構成図である。
【００１４】
図１に示す生体間通信用の送受信装置１は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈやＨｏｍｅＲＦ等の無線通信を可能とし、数ｍ〜１０ｍ程度という狭い個人範囲でのローカル・ネットワークの典型例であるＰＡＮ（パーソナル・エリア・ネットワーク）技術に応用される。前記生体間通信用の送受信装置１は、例えば前記ＰＡＮ技術でネット・ワーク化された携帯電話、ＰＤＡ、腕時計、指輪等の身の回りの情報端末に組み込まれており、前記情報端末を所持したユーザーどうしが握手を交わしただけで互いの情報端末間での通信が行われ互いの電子名刺の交換を可能とし、あるいは自動販売機に触れただけで希望する商品の購入を可能とするものである。
【００１５】
このような生体間通信用の送受信装置１には、図１に示すようにアンテナ部として機能する入出力手段１０、送受信手段２０、制御手段３０および記憶手段４０等が設けられている。
【００１６】
前記送受信手段２０は、送受信装置１の中核をなすものであり、図１に示すように、同調部２１、変調部２２、復調部２３および信号処理部２４などが設けられている。前記信号処理部２４は、前記制御手段３０と記憶手段４０に接続されている。
【００１７】
前記制御手段３０は、１チップマイクロコンピュータなどであり、記憶手段４０に格納されているデータの管理や送受信手段２０における各種の動作を制御している。また前記記憶手段４０はフラッシュメモリなどであり、前記制御手段３０のコマンドに応じて、記憶されているデータが読み出され、また送受信手段２０から送られてきたデータを保持する。
【００１８】
前記同調部２１と変調部２２および復調部２３とは切換部２５を介して接続されており、前記制御手段３０からのコマンドで前記切換部２５を切り換えることにより、同調部２１は変調部２２と同調部２１のいずれか一方と選択的に接続可能とされている。
【００１９】
図２に示す第１の実施の形態では、前記入出力手段１０がスパイラル状に巻かれたループコイル１１で形成されている。
【００２０】
前記ループコイル１１は、平板状の基板１２の表面に銅箔をスパイラル状に薄膜形成することにより、あるいは前記基板１２上に線材をスパイラル状に巻回することによって形成されている。前記基板１２は絶縁性のＦＲＰ基板であってもよいが、銅箔で形成したループコイル１１の表裏両面をフレキシブルプリント基板などの薄膜フィルムで覆ったものが好ましい。さらには前記基板１２が誘電率εの高い材料で形成されていることがより好ましい。
【００２１】
またループコイル１１は、図２に示すような円形スパイラルに限られるものではなく、三角スパイラル、四角スパイラル等の多角形状のスパイラルであってもよい。
【００２２】
前記ループコイル１１から延びる２本の線材１１ａ，１１ｂは、前記同調部２１に接続されている。
【００２３】
上記生体間通信用の送受信装置１が、図示しない腕時計形状の情報端末に組み込まれた場合には、前記ループコイル１１は人体に最も接近しやすい腕時計の背面などに設けられる。
【００２４】
このとき図２に等価的に示すように、前記ループコイル１１と体表間に基板１２をギャップとする静電容量Ｃａ，Ｃｂが形成される。前記ループコイル１１を形成する前記銅箔又は線材は、その全長に渡って体表と対向するため、筒状コイルの場合に比べて容量結合を大きくすることができる。またスパイラル状のループコイル１１はもともとインダクタンスを有している。よって、前記容量結合による静電容量Ｃａ，Ｃｂと前記インダクタンスによる誘導結合との両立により、ループコイル１１と人体との物理的な結合が強化されるため、生体間通信用の送受信装置１間の伝送効率を改善することができる。
【００２５】
例えば、直径１８ｍｍ、巻き数５の筒状コイルに対し、直径１５ｍｍ、巻き数１０のループコイルは、生体間通信の伝送効率を約１０ｄＢ改善できる。
【００２６】
このような情報端末を身に付けたユーザーどうしが、例えば握手を交わすと、互いのループコイル１１を介して情報端末間の通信が行われる。
【００２７】
すなわち、一方の情報端末の送受信装置１と他方の情報端末の送受信装置１の間では、前記握手を介した腕部を媒体として電磁波が伝達され、両者の制御手段３０どうし間でコマンド信号やデータ信号の通信が行われる。
【００２８】
例えば、送信側となる一方の情報端末の送受信装置１では、制御手段３０が、記憶手段４０に記憶されているデータを読み出し、信号処理部２４に送って所定のビット数からなるデータ信号に変換する。このデータ信号は変調部２２において所定の周波数からなる搬送波で変調され、前記切換部２５を介して同調部２１とループコイル１１からユーザーの体表に送出される。前記搬送波は、握手を交わした腕部を介して受信側となる他方のユーザーへ伝達され、他方のユーザーの送受信装置１のループコイル１１と同調部２１で受信される。前記搬送波は送受信装置１の切換部２５を介して復調部２３に送られ、この復調部２３で搬送波が除去されたデータ信号に復調される。そして、制御手段３０は前記データ信号を前記信号処理部２４において所定のデータに加工し、前記記憶手段４０がこのデータを記憶する。
【００２９】
第２の実施の形態では、図３に示すように送受信装置１の同調部２１が、コイルＬ１とコンデンサＣ１を直列に接続し、さらにその両端に並列接続されたＣ２とからなる共振回路で構成されている。前記コイルＬ１と直列に接続されたコンデンサＣ１の両端からは外部に延びる信号線２１ａ，２１ｂが設けられ、その先端に外方向に向けられた平板状の一対の対向電極１５，１６からなる入出力手段１０が設けられている。
【００３０】
そして、前記対向電極１５，１６は例えば腕時計型の情報端末の背面などに設けられており、ユーザーの腕部に情報端末が取り付けられると前記対向電極１５と対向電極１６との間に人体を介して同調コンデンサＣ０が形成され、この同調コンデンサＣ０が前記同調部２１を構成する共振回路の一部を形成する。
【００３１】
前記同調コンデンサＣ０による容量結合を利用して、相手側の情報端末の送受信装置１に電磁波を送信し、また送られて来る電磁波を受信することができる。
【００３２】
そして、入出力手段１０の前記一対の対向電極１５，１６が人体との間で電流帰還ループ１８を形成することができるため、ノイズの混入を抑制し、且つ入出力部１０に入力され同調部２１の共振回路から出力される信号のふらつきを防止することができる。よって、送受信装置１の通信の安定度を向上させることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明では、ループコイルと人体との結合を強化することができるため、生体間通信の伝送効率を向上させることができる。
【００３４】
また共振回路の電流帰還ループが確実に形成されるため、生体間通信の安定度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】生体間通信用の送受信装置の基本的構成を示すブロック図、
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す入出力部の構成図、
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す入出力部と同調部の構成図、
【符号の説明】
１　送受信装置
１０　入出力手段
１１　ループコイル
１２　基板
１５，１６　対向電極
１８　電流帰還ループ
２０　送受信手段
２１　同調部
２２　変調部
２３　復調部
２４　信号処理部
２５　切換部
３０　制御手段
４０　記憶手段
Ｃａ，Ｃｂ　静電容量
Ｃ０　同調コンデンサ

Claims

データ信号を所定の搬送波で変調させて送信信号を生成する変調部と、前記送信信号を受信して搬送波を除去する復調部と、前記送信信号を共振させる同調部と、前記送信信号の受信と送信とが行われる入出力部とを備えた生体間通信用の送受信装置において、
前記入出力部に、人体に接近させたときに前記人体との間で容量結合を形成するループコイルが設けらていることを特徴とする生体間通信用の送受信装置。
前記ループコイルが、スパイラル状である請求項１記載の生体間通信用の送受信装置。
データ信号を所定の搬送波で変調させて送信信号を生成する変調部と、前記送信信号を受信して搬送波を除去する復調部と、前記送信信号を共振させる同調部と、前記送信信号の受信と送信とが行われる入出力部とを備えた生体間通信用の送受信装置において、
前記同調部がコンデンサとコイルとからなる共振回路で形成されており、前記入出力部には、人体と対向させたときに前記人体との間で前記共振回路の一部を形成する一対の対向電極が設けられていることを特徴する生体間通信用の送受信装置。