JP2010177768A - 電極構造 - Google Patents

Abstract

【課題】信号の減衰を抑制する電極対を提供する。
【解決手段】第２の電極１２を包み込むように第１の電極１１を配置する。これにより、人体が直接第２の電極１２に接触することがなくなるので、第１の電極１１と第２の電極１２それぞれが受信する信号強度に差が存在し、差動増幅回路１３により、信号成分の差分を増幅することで伝送される電界信号を受信することができる。また、第１の電極４１を比誘電率の小さい電極ガード４４で覆うことで、人体と第１の電極４１との接触の仕方で結合状態が大きく変化することが防止され、Ｓ／Ｎ比の変動を最小限にとどめることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電界伝達媒体を伝達する送信すべき情報に基づく電界を検出して情報の受信を行う電界通信装置に接続される電極構造に関する。

人体などの電界伝達媒体に電界を誘起し、この誘起された電界を用いてデータ通信を行う電界通信装置が提案されている（特許文献１参照）。

図５は、従来の電界通信装置の電極構造の構成を示す断面図である。同図では、筐体５０、筐体５０の対向する面に配置された信号電極５１とＧＮＤ電極５２、および増幅回路５３を示す。同図には示していないが、電界通信装置は、信号電極５１により検出された電界を電気信号に変換してデータを受信する受信部を有する。

特開２００１−３５２２９８号公報

しかしながら、利用者の電界通信装置の持ち方によっては、信号電極５１とＧＮＤ電極５２が人体１００を介して短絡し、通信ができなくなるという問題があった。特に、電界通信装置の電極を手で握り込める携帯装置（電話、カード、時計、鍵など）に配置した場合に顕著となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、利用者が握り込むことによる信号の減衰を抑制する電極構造を提供することにある。

本発明に係る電極構造は、電界伝達媒体に電界を誘起して電界通信を行う電界通信手段を備えた携帯端末に配置される電極構造であって、第１の電極と、第２の電極とを有し、電界伝達媒体の第２の電極への接触を妨げるように、第２の電極が第１の電極に包まれていることを特徴とする。

上記電極構造において、第１の電極は携帯端末の筐体の外側の表面に配置され、第２の電極は筐体の内部に配置されることを特徴とする。

上記電極構造において、第１の電極の電界伝達媒体が接触する面に比誘電率の小さい層を形成したことを特徴とする。

本発明にあっては、第２の電極を包むように第１の電極を配置することにより、電界伝達媒体の第２の電極への接触が妨げられるので、第１の電極と第２の電極それぞれが受信する信号強度に差が存在し、信号の差分を増幅することで伝送される電界信号を受信することができる。

本発明にあっては、第１の電極の表面に比誘電率の小さい層を形成することにより、電界伝達媒体と第１の電極との接触の仕方で結合状態が大きく変化することが防止され、Ｓ／Ｎ比の変動を最小限にとどめることができる。

本発明によれば、利用者が握り込むことによる信号の減衰を抑制する電極構造を提供することができる。

第１の実施の形態における電極構造の構成を示す断面図である。 第１の実施の形態における別の電極構造の構成を示す断面図である。 第１の実施の形態におけるさらに別の電極構造の構成を示す断面図である。 第２の実施の形態における電極構造の構成を示す断面図である。 従来の電界通信装置の電極構造の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態における電極構造の構成を示す断面図である。同図では、筐体１０、第１の電極１１、第２の電極１２、および差動増幅回路１３を示す。同図に示す電極１１，１２は、電界伝達媒体を伝達する電界を利用して通信を行う電界通信装置に利用される電極である。電界伝達媒体である人体が電極１１に接触することで通信経路が確立して通信が行われる。差動増幅回路１３は、筐体１０内に配置されるものであるが、ここでは、筐体１０の外側に差動増幅回路１３を示してわかりやすくしている。なお、筐体１０内部には図示した差動増幅回路１３の他にも電界通信を行うための回路が配置される。

図１の断面図に示すように、第１の電極１１は、筐体１０の外側に筐体１０を包むように配置され、第２の電極１２は、筐体１０の内部に配置される。つまり、第１の電極１１は第２の電極１２を包み込むように配置されるので、第１の電極１１は人体と接触するが、第２の電極１２は人体との接触が妨げられている。人体と第２の電極１２とのカップリングは、第１の電極１１により遮られるので、人体と第１の電極１１のカップリングに比べて弱くなる。

差動増幅回路１３は、第１、第２の電極１１，１２それぞれからの信号の差分を増幅して出力する。第１、第２の電極１１，１２と差動増幅回路１３への伝送路において等しい強さで混入されるノイズは差動増幅回路１３によって除去される。一方、人体から電極１１，１２に伝わる電界信号においては、第１の電極１１が受信する信号強度と第２の電極１２が受信する信号強度とは常に差が存在するため、信号成分の差分を差動増幅回路１３により増幅することにより、人体を通じて伝送される電界信号はキャンセルされることなく受信できる。

電極１１，１２で検出された電界は、電界通信装置の有する受信部において、光学的、あるいは電気的な手法により電気信号に変換されてデータが受信される。

図２は、第１の実施の形態における別の電極構造の構成を示す断面図である。同図に示す第２の電極２２は、第１の電極２１の内側であって、筐体２０の外側に配置されている点で図１に示したものと異なっている。第１、第２の電極２１，２２の間には絶縁層（図示せず）が配置され、第１、第２の電極２１，２２の絶縁は保たれている。

図２に示す電極構造であっても、第２の電極２２は第１の電極２１で覆われており、人体が直接接触することがないので、人体と第１の電極２１のカップリングに比べて人体と第２の電極２２のカップリングは弱くなる。よって、人体を通じて伝送される電界信号は第１、第２の電極２１，２２の信号成分の差分を差動増幅回路２３により増幅して受信できる。

図３は、第１の実施の形態におけるさらに別の電極構造の構成を示す断面図である。同図に示す第２の電極３２は、第１の電極３１の内側に配置されるとともに、第１、第２の電極３１，３２の両方とも筐体３０の片側の面に配置される。第１、第２の電極３１，３２の間には絶縁層（図示せず）が配置され、第１、第２の電極３１，３２の絶縁は保たれている。

図３に示す構成においても、第２の電極３２が第１の電極３１で覆われているので、人体が直接接触することがなく、人体と第１の電極３１のカップリングに比べて人体と第２の電極３２のカップリングは弱くなる。よって、人体を通じて伝送される電界信号は第１、第２の電極３１，３２の信号成分の差分を差動増幅回路３３により増幅して受信できる。

したがって、本実施の形態によれば、第２の電極１２を包み込むように第１の電極を配置することにより、人体が直接第２の電極１２に接触することがなくなるので、第１の電極１１と第２の電極１２それぞれが受信する信号強度に差が存在する。よって、差動増幅回路１３により、信号成分の差分を増幅することで伝送される電界信号を受信することができる。

本発明は、例えば、マウスなどのような人が握る装置に適用できる。具体的には、マウスの人が握る面に第１の電極を配置し、マウスの筐体の内部に第２の電極を配置する。

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態における電極では、人体を電界伝達媒体として通信を行う、人体通信特有の電極を触るという行為が電極への電界結合を通じて電極特性を変化させ、雑音の混入を増長する可能性がある。その結果、大きな環境雑音が人体を介して電極で受信されて、電極により受信される雑音と信号の強度比（Ｓ／Ｎ比）が通信を成立させるに足らないことがある。

そこで、第２の実施の形態では、人体が接触する第１の電極を電極ガードで覆い、人体と第１の電極との接触の仕方で結合状態が大きく変化することを防止し、Ｓ／Ｎ比の変動を最小限にとどめた。

図４は、第２の実施の形態における電極構造の構成を示す断面図である。同図では、筐体４０、第１の電極４１、第２の電極４２、差動増幅回路４３、および電極ガード４４を示す。第１の実施の形態と同様に、第１の電極４１は、筐体４０の外側に筐体４０を包むように配置され、第２の電極４２は、筐体４０の内部に配置される。第２の実施の形態では、第１の電極４１を、空気層を有する、あるいは、比誘電率の小さい材質の電極ガード４４で覆う。電極ガード４４には、例えば、発泡ポリプロピレン、プラスチック、あるいはポリエチレンテレフタラート（Polyethylene terephthalate:PET）を用いる。これにより、人体と第１の電極４１との接触の仕方で結合状態が大きく変化することが防止される。信号感度が低下することについては、差動増幅回路４３のゲインを高くする。

もちろん、図４に示した電極構造だけに限らず、図２，３の第１の電極を電極ガードで覆う構成としてもよい。

また、筐体４０を比誘電率の小さい材料で作成し、筐体４０の内側に沿って第１の電極４１を形成するものでもよい。

したがって、本実施の形態によれば、第１の電極４１を比誘電率の小さい電極ガード４４で覆うことにより、人体と第１の電極４１との接触の仕方で結合状態が大きく変化することが防止され、Ｓ／Ｎ比の変動を最小限にとどめることができる。

１０，２０，３０，４０…筐体
１１，２１，３１，４１…第１の電極
１２，２２，３２，４２…第２の電極
１３，２３，３３，４３…差動増幅回路
４４…電極ガード
５０…筐体
５１…信号電極
５２…ＧＮＤ電極
５３…増幅回路
１００…人体

Claims (3)

1. 電界伝達媒体に電界を誘起して電界通信を行う電界通信手段を備えた携帯端末に配置される電極構造であって、
   第１の電極と、第２の電極とを有し、
   前記電界伝達媒体の前記第２の電極への接触を妨げるように、前記第２の電極が前記第１の電極に包まれていることを特徴とする電極構造。
2. 前記第１の電極は前記携帯端末の筐体の外側の表面に配置され、前記第２の電極は前記筐体の内部に配置されることを特徴とする請求項１記載の電極構造。
3. 前記第１の電極の前記電界伝達媒体が接触する面に比誘電率の小さい層を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の電極構造。

Images