JP2013135358A - Antenna, communication device, and electric field communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用するフレキシブルで柔軟性に富み、折り曲げや引っ張りに対して強い、アンテナ、一対以上の通信機および電界通信システムに関する。 The present invention relates to an antenna, a pair of communication devices, and an electric field communication system that are flexible and flexible, and are strong against bending and pulling, applied to an electric field communication means that induces an electric field in an electric field transmission medium to perform communication.
携帯端末の小型化及び高性能化により身体に装着可能なサイズに小型したコンピュータ(ウェアラブルコンピュータ)が注目されている。そして、ウェアラブルコンピュータを適用した携帯端末を電界通信装置に接続し、携帯端末間の通信を電界で行うようにした技術の開発が進められている。(特許文献1) Computers (wearable computers) that have been reduced to a size that can be worn on the body due to miniaturization and high performance of portable terminals have attracted attention. And development of the technique which connects the portable terminal which applied the wearable computer to the electric field communication apparatus, and performed communication between portable terminals by an electric field is advanced. (Patent Document 1)
電界通信装置は、その基本的な機能として、信号送信時には送信すべき情報に基づいて例えば人体といった電界伝達媒体に電界を誘起させ、信号受信時には受信した電界に基づいて信号を検出する。 As a basic function of the electric field communication device, an electric field is induced in an electric field transmission medium such as a human body based on information to be transmitted at the time of signal transmission, and a signal is detected based on the received electric field at the time of signal reception.
図1は、人体を介して複数の携帯端末間で電界通信を行う場合のイメージ図を示す。同図では、アンテナ2を備えた携帯端末1を持つ人が、別のアンテナ2を備えた携帯端末1を持つ人同士が互いに接している。このとき、1組の電界通信用アンテナ2を通じて、人体に電界を誘起することで、電界通信装置に接続されたアンテナに対してデータ通信を行うことが可能である。
FIG. 1 shows an image diagram when electric field communication is performed between a plurality of portable terminals via a human body. In the figure, a person having a
図2は、また、各アンテナ2を備えた携帯端末1は、人体が壁等に設置されている電界通信装置4’aのアンテナ3’aに接触した時に、この電界通信装置4’aに通信回線を通じて接続されてなるパーソナルコンピューター5とデータ通信することが可能である。さらには、人体が床に設置されている電界通信装置4’bのアンテナ3’bに接触した時に、この電界通信装置4’bに通信回線を通じて接続されているパーソナルコンピュータ5とデータ通信することも可能である。
FIG. 2 also shows that the
これらのアンテナをウェアラブルコンピュータの携帯端末に用いるとき、カード、カバン、腕時計、衣服、靴のような、人体の身の回りのものに備わっていることが理想的であり、アンテナそのものに柔軟性やフレキシブル性が備わっていることが好ましい。 When these antennas are used in wearable computer portable devices, it is ideal that they are equipped around the human body, such as cards, bags, watches, clothes, and shoes, and the antenna itself is flexible and flexible. Is preferably provided.
しかしながら、このようなアンテナにこれまで用いられてきた電極は、銅箔やメッシュ状に編み込まれた導電布、銅板等の剛直な電極であり、柔軟性やフレキシブル性に乏しく、折り曲げたり、引っ張ったりすることで、容易に電極が破損したり、人が長時間使用する際に強い違和感を覚えるため、ウェアラブルコンピュータ用途に適していない。(特許文献2) However, the electrodes that have been used for such antennas so far are rigid electrodes such as copper foil, conductive cloth knitted in a mesh shape, copper plate, etc. As a result, the electrode is easily damaged, and a strong sense of incongruity is felt when a person uses the device for a long time, so that it is not suitable for use as a wearable computer. (Patent Document 2)
電極と電極の間の絶縁層に空気を含む構造を形成し、弾力性を付与することが提案されている(特許文献3)。しかしながら、電極部分には柔軟性を有していないため、折り曲げや引っ張りによって電極の導電性は徐々に失われ、最終的に電極が破損してしまう怖れがあった。 It has been proposed to provide elasticity by forming a structure containing air in an insulating layer between electrodes (Patent Document 3). However, since the electrode portion does not have flexibility, the conductivity of the electrode is gradually lost by bending or pulling, and there is a fear that the electrode may eventually be damaged.
本発明の課題は、従来の問題点を克服し、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用する、フレキシブルで柔軟性に富み、折り曲げや引っ張りに対して強い、電界通信用アンテナ、通信機および電界通信システムを提供することである。 The object of the present invention is to overcome the conventional problems and apply it to electric field communication means for inducing communication by inducing an electric field in an electric field transmission medium. The electric field communication is flexible and flexible, and is strong against bending and pulling. An antenna, a communication device, and an electric field communication system are provided.
すなわち本発明は、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用するアンテナであって、前記アンテナが、バインダー(A)と導電材料(B)とを含有する第一の導電層(1))を含んでなることを特徴とする電界通信用アンテナに関する。 That is, the present invention is an antenna applied to an electric field communication means for performing communication by inducing an electric field in an electric field transmission medium, wherein the antenna contains a binder (A) and a conductive material (B). The present invention relates to an antenna for electric field communication characterized by comprising a layer (1)).
また本発明は、アンテナが、絶縁層(0)と第一の導電層(1)とを積層してなるアンテナであることを特徴とする、上記電界通信用アンテナに関する。 The present invention also relates to the above-mentioned antenna for electric field communication, wherein the antenna is an antenna formed by laminating an insulating layer (0) and a first conductive layer (1).
また本発明は、 アンテナが、第一の絶縁層(0)、第一の導電層(1)、第二の絶縁層(2)、第二の導電層(3)の順に積層してなることを特徴とするアンテナであって、前記第二の導電層(3)が、バインダー(A)と導電材料(B)とを含有することを特徴とする、上記電界通信用アンテナに関する。 In the present invention, the antenna is formed by laminating the first insulating layer (0), the first conductive layer (1), the second insulating layer (2), and the second conductive layer (3) in this order. The above-mentioned antenna for electric field communication, wherein the second conductive layer (3) contains a binder (A) and a conductive material (B).
また本発明は、アンテナが、第一の絶縁層(0)、第一の導電層(1)、第二の絶縁層(2)、第二の導電層(3)、第三の絶縁層(4)、第三の導電層(5)の順に更に積層してなることを特徴とするアンテナであって、前記第三の導電層(5)がバインダー(A)と導電材料(B)とを含有することを特徴とする上記電界通信用アンテナに関する。 In the present invention, the antenna includes a first insulating layer (0), a first conductive layer (1), a second insulating layer (2), a second conductive layer (3), a third insulating layer ( 4) An antenna, which is further laminated in the order of the third conductive layer (5), wherein the third conductive layer (5) comprises a binder (A) and a conductive material (B). It contains about the said antenna for electric field communication characterized by containing.
また本発明は、第二の絶縁層(2)の比誘電率(εr)が5未満であることを特徴とする上記電界通信用アンテナに関する。 The present invention also relates to the above-mentioned antenna for electric field communication, wherein the relative dielectric constant (εr) of the second insulating layer (2) is less than 5.
また本発明は、第二の絶縁層(2)の比誘電率(εr)が3未満であることを特徴とする上記電界通信用アンテナに関する。 The present invention also relates to the above-mentioned antenna for electric field communication, wherein the relative dielectric constant (εr) of the second insulating layer (2) is less than 3.
また本発明は、第二の絶縁層(2)が空気を含むことを特徴とする上記電界通信用アンテナに関する。 The present invention also relates to the above-mentioned electric field communication antenna, wherein the second insulating layer (2) contains air.
また本発明は、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用する通信機であって、上記電界通信用アンテナと、制御部と、変調部および/または復調部とを備えてなることを特徴とする電界通信用の通信機に関する。 Further, the present invention is a communication device applied to an electric field communication means that performs communication by inducing an electric field in an electric field transmission medium, and includes the electric field communication antenna, a control unit, and a modulation unit and / or a demodulation unit. The present invention relates to a communication device for electric field communication.
また本発明は、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用する2つ以上の通信機であって、前記通信機のうち少なくとも一つの通信機が、上記電界通信用アンテナと、制御部と、変調部および/または復調部とを備えてなることを特徴とする電界通信用の通信システムに関する。 Further, the present invention is two or more communication devices applied to an electric field communication means for performing communication by inducing an electric field in an electric field transmission medium, and at least one of the communication devices includes the electric field communication antenna. And a control unit, and a modulation unit and / or a demodulation unit.
本発明により、従来の問題点を克服し、フレキシブルで柔軟性に富み、折り曲げや引っ張りに対して強く、人が長時間身につけたり、連続的に触れている場合においても違和感無く使用が可能な、電界通信用アンテナ、通信機、および電界通信システムが提供される。 The present invention overcomes the conventional problems, is flexible and flexible, strong against bending and pulling, and can be used without a sense of incongruity even when a person wears or touches for a long time. An electric field communication antenna, a communication device, and an electric field communication system are provided.
本発明のアンテナについて説明する。 The antenna of the present invention will be described.
本発明を構成するアンテナは、バインダー(A)と導電材料(B)とを含有する第一の導電層(1)である(図3)。 The antenna constituting the present invention is a first conductive layer (1) containing a binder (A) and a conductive material (B) (FIG. 3).
従来技術では、銅箔やメッシュ状に編み込まれた導電布、銅板等の剛直な材料が使用されていたが、引っ張りや折り曲げ等のひずみにより容易に破損したり、導電性の低下が激しく、また、メッシュ状の導電布の場合は磨耗により繊維が破断しやすいという問題があり、銅箔や銅板等は、人の汗や皮脂などの体液や湿度によって酸化することで導電性が低下したり、剛直であるために長時間身につけていることで強い違和感を与えるという問題があった。 In the prior art, rigid materials such as copper foil, conductive cloth knitted in a mesh shape, copper plate, etc. were used, but they were easily damaged by strain such as pulling or bending, and the conductivity was severely reduced. In the case of a mesh-like conductive cloth, there is a problem that the fiber is likely to break due to wear, and copper foil and copper plate are oxidized by body fluids and humidity such as human sweat and sebum, and the conductivity is lowered, There was a problem of giving a strong sense of incongruity by wearing for a long time because it is rigid.
一方、本発明を構成するアンテナは、バインダー(A)が、剛直な導電材料(B)の分散媒体として、導電層全体に柔軟性を付与し、また、引っ張りや折り曲げ等のひずみに対して応力を分散することで、導電性を保ちながら、アンテナが破壊されるのを回避し、更には、人の汗や皮脂などの体液による導電材料(B)の表面酸化を防止する役割を担うことで、上記問題を解決することができる。 On the other hand, in the antenna constituting the present invention, the binder (A) gives the entire conductive layer flexibility as a dispersion medium of the rigid conductive material (B), and stress is applied to strains such as tension and bending. By maintaining the conductivity, the antenna can be prevented from being destroyed while being conductive, and further, the surface of the conductive material (B) can be prevented from being oxidized by body fluids such as human sweat and sebum. The above problem can be solved.
本発明を構成するアンテナは、人が直接身につけたり、長時間触れる部分に使用されるため、人体に対してより安全な通信を実現し、違和感の無い使用感を与えるという意味で、絶縁層(0)と、バインダー(A)と導電材料(B)とを含有する第一の導電層(1)とを積層して成るアンテナであることが好ましく、その際、アンテナは、人と第一の導電層(1)とが、絶縁層(0)を介して間接的に接触するように設置されることが好ましい(図4)。 Since the antenna constituting the present invention is used on a part that a person wears directly or touches for a long time, an insulating layer is provided in the sense that it realizes safer communication with the human body and gives a feeling of incongruity. (0), a first conductive layer (1) containing a binder (A) and a conductive material (B) is preferably laminated. The conductive layer (1) is preferably disposed so as to be in indirect contact with the insulating layer (0) (FIG. 4).
本発明を構成するアンテナは、より効果的に電解を誘起させ、より安定な通信を行うために、第一の絶縁層(0)、第一の導電層(1)、第二の絶縁層(2)、第二の導電層(3)の順に積層してなるアンテナであることが好ましい(図5)。第二の絶縁層(2)は、第一の導電層(1)と第二の導電層(3)に挟まれた構造になっており、第一の導電層(1)及び第二の導電層(3)が電極として、第二の絶縁層(2)が誘電体として働くことにより、キャパシタ構造を形成するため、より安定に電界を誘起させたり、電解を効率的に検出することができる。 In order to induce electrolysis more effectively and perform more stable communication, the antenna constituting the present invention has a first insulating layer (0), a first conductive layer (1), a second insulating layer ( 2) It is preferable that the antenna is formed by laminating the second conductive layer (3) in this order (FIG. 5). The second insulating layer (2) has a structure sandwiched between the first conductive layer (1) and the second conductive layer (3), and the first conductive layer (1) and the second conductive layer (2). Since the layer (3) serves as an electrode and the second insulating layer (2) serves as a dielectric, a capacitor structure is formed, so that an electric field can be induced more stably and electrolysis can be detected efficiently. .
このとき、第一の導電層(1)を+側の通信電極、第二の導電層(3)を−側の通信電極、として回路を形成したり、どちらか一方の導電層を送受信電極、他方をグランド電極として回路を形成することで、より安定な通信アンテナとしての機能を発揮する。 At this time, a circuit is formed by using the first conductive layer (1) as a + side communication electrode and the second conductive layer (3) as a-side communication electrode. By forming a circuit using the other as a ground electrode, a more stable function as a communication antenna is exhibited.
本発明を構成する、第一の絶縁層(0)に関して説明する。 The first insulating layer (0) constituting the present invention will be described.
第一の絶縁層(0)は、本発明を構成するアンテナにおいて、人が直接触れる部分である最表面の層であり、第一の導電層(1)を電気的に外界と絶縁させ、かつ物理的に保護する役割を担っている。 The first insulating layer (0) is an outermost surface layer that is a portion that is directly touched by a person in the antenna constituting the present invention, and electrically insulates the first conductive layer (1) from the outside, and It plays a role of physical protection.
実用的には、第一の絶縁層(0)が、通信時に人と第一の導電層(1)との間に存在することで、機器の不具合によりアンテナから人に対して過大な電流が流れるのを防止し、また、皮膚への刺激を防止し、違和感を与えない使用感を発揮し、さらには人の汗や皮脂等の体液や傷、磨耗等の傷害から第一の導電層(1)を保護する役割を担う。 Practically, since the first insulating layer (0) exists between the person and the first conductive layer (1) at the time of communication, an excessive current is generated from the antenna to the person due to a malfunction of the device. It prevents the fluid from flowing, prevents irritation to the skin, and gives a feeling of use that does not give a sense of incongruity. In addition, the first conductive layer (from body fluids such as sweat and sebum, scratches, wear, etc.) It plays a role to protect 1).
本発明の電界通信用アンテナはフレキシブル性及び柔軟性が必要であるため、第一の絶縁層(0)においてもフレキシブル性で柔軟性に富むことが要求される。具体的には、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルウレタンやポリエーテルウレタン、ポリカーボネートウレタンのようなウレタン樹脂、ポリエステルウレタンウレアやポリカーボネートウレタンウレアのようなウレタンウレア樹脂、ポリエステルウレアやポリエーテルウレア、ポリカーボネートウレアのようなウレア樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂のようなオレフィン系樹脂、ポリビニルアルコールやポリビニルブチラールのようなポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノキシ系樹脂、ポリフェノール樹脂、ナイロン樹脂、ビニロン樹脂、アラミド樹脂、セルロース樹脂などの合成樹脂を主成分とし、必要に応じてこれら樹脂を架橋させるための硬化剤やその促進のための触媒、その他塗工性、安定性、耐久性等を付与するための種々の添加剤を含む樹脂組成物、または
それらを用いた不織布、木綿、絹、麻、ウールなどの天然繊維、ガラス繊維等が挙げられる。
Since the antenna for electric field communication of the present invention needs flexibility and flexibility, the first insulating layer (0) is required to be flexible and rich in flexibility. Specifically, fluorine resin, acrylic resin, polyester resin, polyester urethane and polyether urethane, urethane resin such as polycarbonate urethane, urethane urea resin such as polyester urethane urea and polycarbonate urethane urea, polyester urea and polyether Urea resin such as urea, polycarbonate urea, olefin resin such as polyethylene, polypropylene, acrylonitrile-butadiene-styrene resin, polyacetal resin such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral, polyamide resin, polyimide resin, epoxy resin Synthetic resin such as phenoxy resin, polyphenol resin, nylon resin, vinylon resin, aramid resin, cellulose resin, etc. Resin compositions containing various additives for imparting curing agents for crosslinking these resins, catalysts for accelerating them, and other coating properties, stability, durability, etc. Non-woven fabrics, natural fibers such as cotton, silk, hemp, and wool, and glass fibers can be used.
第一の絶縁層(0)は、第一の導電層(1)を電気的に外界と絶縁させ、アンテナを物理的に保護するための実用上最適な膜厚で良いが、薄すぎると第一の導電層(1)の物理的保護や、第一の導電層(1)と外界との絶縁性確保が困難となり、厚すぎるとアンテナとして電界を検出することが困難となるため、5μm以上、100000μm未満であることが好ましい。 The first insulating layer (0) may have a practically optimal film thickness for electrically insulating the first conductive layer (1) from the outside and physically protecting the antenna. It is difficult to physically protect one conductive layer (1) and to ensure insulation between the first conductive layer (1) and the outside, and if it is too thick, it is difficult to detect an electric field as an antenna. , Preferably less than 100000 μm.
本発明を構成する、第一の導電層(1)及び第二の導電層(3)に関してさらに詳細に説明する。 The first conductive layer (1) and the second conductive layer (3) constituting the present invention will be described in more detail.
第一の導電層(1)及び第二の導電層(3)は、本発明を構成するアンテナの電極部分を担っている。 The first conductive layer (1) and the second conductive layer (3) bear the electrode portion of the antenna constituting the present invention.
第一の導電層(1)及び第二の導電層(3)は、バインダー(A)と導電材料(B)を含有することが重要である。すなわち、導電材料(B)をバインダー(A)内に分散することで、前述のとおり、導電性を保ちながら、導電層全体に柔軟性を付与することができ、アンテナが破壊されるのを回避したり、長時間身につけても違和感の無い使用感を与えたり、人の汗や皮脂などの体液による、自身の酸化を抑制することができる。 It is important that the first conductive layer (1) and the second conductive layer (3) contain a binder (A) and a conductive material (B). That is, by dispersing the conductive material (B) in the binder (A), as described above, flexibility can be imparted to the entire conductive layer while maintaining conductivity, and the antenna is prevented from being destroyed. Or giving a feeling of incongruity even when worn for a long time, or suppressing own oxidation by body fluids such as human sweat and sebum.
バインダー(A)としては、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルウレタンやポリエーテルウレタン、ポリカーボネートウレタンのようなウレタン樹脂、ポリエステルウレタンウレアやポリカーボネートウレタンウレアのようなウレタンウレア樹脂、ポリエステルウレアやポリエーテルウレア、ポリカーボネートウレアのようなウレア樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂のようなオレフィン系樹脂、ポリビニルアルコールやポリビニルブチラールのようなポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノキシ系樹脂、ポリフェノール樹脂、ナイロン樹脂、ビニロン樹脂、アラミド樹脂、セルロース樹脂などを主成分として、必要に応じてこれら樹脂を架橋させるための硬化剤やその促進のための触媒、その他塗工性、安定性、耐久性等を付与するための種々の添加剤を含む樹脂組成物が挙げられ、必要に応じてこれらの材料を二つ以上混ぜて用いても良い。その中でも、フッ素系、アクリル系またはオレフィン系のゴム、ポリエステル樹脂、ウレタン系樹脂、ウレタンウレア系樹脂、ウレア樹脂、エポキシ系樹脂、フェノキシ系樹脂を主成分とすることが好ましい。 As the binder (A), fluorine resin, acrylic resin, polyester resin, urethane resin such as polyester urethane and polyether urethane, polycarbonate urethane, urethane urea resin such as polyester urethane urea and polycarbonate urethane urea, polyester urea, Urea resin such as polyether urea and polycarbonate urea, olefin resin such as polyethylene, polypropylene, acrylonitrile-butadiene-styrene resin, polyacetal resin such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral, polyamide resin, polyimide resin, epoxy Main component: resin, phenoxy resin, polyphenol resin, nylon resin, vinylon resin, aramid resin, cellulose resin Resin compositions containing various additives for imparting a curing agent for crosslinking these resins and a catalyst for accelerating them as required, other coating properties, stability, durability, etc. If necessary, two or more of these materials may be mixed and used. Among them, it is preferable that fluorine, acrylic or olefin rubber, polyester resin, urethane resin, urethane urea resin, urea resin, epoxy resin, and phenoxy resin are the main components.
導電材料(B)としては、一般的な導電性粒子や導電性樹脂などが挙げられる。具体的には、金、銀、銅、白金、ニッケル、錫、パラジウム、アルミニウムなどの金属粒子およびそれらを用いた合金やコアシェル型粒子や金属ナノワイヤ、金属繊維、ITO、ATO、FTO等の金属酸化物粒子およびそれらを用いた合金やコアシェル型粒子、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブなどの炭素材料、ポリアニリン、PEDOTなどの導電性樹脂、イオン性液体などが挙げられ、必要に応じてこれらの材料を二つ以上混ぜて用いても良い。 Examples of the conductive material (B) include general conductive particles and conductive resins. Specifically, metal particles such as gold, silver, copper, platinum, nickel, tin, palladium, aluminum, and alloys, core-shell particles, metal nanowires, metal fibers, ITO, ATO, FTO, etc. Material particles, alloys using them, core-shell type particles, carbon materials such as graphite, graphene, and carbon nanotubes, conductive resins such as polyaniline and PEDOT, ionic liquids, and the like. You may mix and use two or more.
第一の導電層(1)及び第二の導電層(3)は、薄すぎると導電性が低下し、厚すぎるとアンテナとしての柔軟性が低下するため、0.1μm以上、10000μm未満であることが好ましい。 When the first conductive layer (1) and the second conductive layer (3) are too thin, the conductivity is lowered, and when they are too thick, the flexibility as an antenna is lowered. Therefore, the thickness is 0.1 μm or more and less than 10,000 μm. It is preferable.
第二の絶縁層(2)に関して説明する。第二の絶縁層(2)は、第一の導電層(1)と第二の導電層(3)に挟まれた構造になっており、第二の絶縁層(2)が誘電体として働くことにより、キャパシタ構造を形成しているため、本発明のアンテナは、より安定に電界を誘起させたり、検出することができる。 The second insulating layer (2) will be described. The second insulating layer (2) has a structure sandwiched between the first conductive layer (1) and the second conductive layer (3), and the second insulating layer (2) serves as a dielectric. Thus, since the capacitor structure is formed, the antenna of the present invention can induce and detect an electric field more stably.
本発明の電界通信用アンテナには、フレキシブル性及び柔軟性が必要であるため、第二の絶縁層(2)においてもフレキシブルで柔軟性に富むことが要求される。具体的には、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルウレタンやポリエーテルウレタン、ポリカーボネートウレタンのようなウレタン樹脂、ポリエステルウレタンウレアやポリカーボネートウレタンウレアのようなウレタンウレア樹脂、ポリエステルウレアやポリエーテルウレア、ポリカーボネートウレアのようなウレア樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂のようなオレフィン系樹脂、ポリビニルアルコールやポリビニルブチラールのようなポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノキシ系樹脂、ポリフェノール樹脂、ナイロン樹脂、ビニロン樹脂、アラミド樹脂、セルロース樹脂などを主成分として、必要に応じてこれら樹脂を架橋させるための硬化剤やその促進のための触媒、その他塗工性、安定性、耐久性等を付与するための種々の添加剤を含む樹脂組成物などが挙げられ、必要に応じてこれらの材料を二つ以上混ぜて用いても良い。その中でも、柔軟性や誘電率を考慮すると、ハロゲンを有しないアクリル系またはオレフィン系のゴム、ポリエステル樹脂、ウレタン系樹脂、ウレタンウレア系樹脂、ウレア樹脂、エポキシ系樹脂、フェノキシ系樹脂を主成分とすることが好ましい。 Since the electric field communication antenna of the present invention requires flexibility and flexibility, the second insulating layer (2) is also required to be flexible and flexible. Specifically, fluororesin, acrylic resin, polyester resin, polyester urethane and polyether urethane, urethane resin such as polycarbonate urethane, urethane urea resin such as polyester urethane urea and polycarbonate urethane urea, polyester urea and polyether Urea resin such as urea, polycarbonate urea, olefin resin such as polyethylene, polypropylene, acrylonitrile-butadiene-styrene resin, polyacetal resin such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral, polyamide resin, polyimide resin, epoxy resin , Phenoxy resin, polyphenol resin, nylon resin, vinylon resin, aramid resin, cellulose resin, etc. Examples include a curing agent for crosslinking these resins, a catalyst for accelerating them, and resin compositions containing various additives for imparting coating properties, stability, durability, etc. Accordingly, two or more of these materials may be mixed and used. Among them, in consideration of flexibility and dielectric constant, the main components are halogen-free acrylic or olefin rubber, polyester resin, urethane resin, urethane urea resin, urea resin, epoxy resin, and phenoxy resin. It is preferable to do.
本発明を構成するアンテナの性能は、導電層を1層のみ有する構成の場合、導電層の表面抵抗値と関係があり、1×10-4〜1×108[Ω/□]であることが好ましく、1×10-2〜1×106[Ω/□]であることがさらに好ましい。表面抵抗値が1×10-4[Ω/□]より小さい場合は、通信環境周辺のノイズの影響を受けやすく安定な通信ができないという問題があり、1×108[Ω/□]より大きい場合は、電界を安定に誘起することができず、安定な通信が困難になるという問題がある。 The performance of the antenna constituting the present invention is related to the surface resistance value of the conductive layer in the case of a configuration having only one conductive layer, and is 1 × 10 −4 to 1 × 10 8 [Ω / □]. Is preferably 1 × 10 −2 to 1 × 10 6 [Ω / □]. If the surface resistance value is smaller than 1 × 10 −4 [Ω / □], there is a problem that stable communication is not easily performed due to the influence of noise around the communication environment, which is larger than 1 × 10 8 [Ω / □]. In this case, there is a problem that the electric field cannot be induced stably, and stable communication becomes difficult.
本発明を構成するアンテナの性能は、導電層を2つ以上有する構成の場合、アンテナの有するインピーダンス(Z)を大きくすることで向上し、このインピーダンスはアンテナの静電容量(C:キャパシタンス)と相関があり、その関係は以下の式で表すことができる。
Z=1/(jωC)
C=εo・εr(S/d)
Z:インピーダンス、j:虚数単位、ω:角周波数
C:静電容量、εo:真空中の誘電率、εr:第二の絶縁層の比誘電率
S:導電層の面積、d:第二の絶縁層の膜厚
The performance of the antenna constituting the present invention is improved by increasing the impedance (Z) of the antenna in the case of a configuration having two or more conductive layers, and this impedance is the capacitance of the antenna (C: capacitance). There is a correlation, and the relationship can be expressed by the following equation.
Z = 1 / (jωC)
C = εo · εr (S / d)
Z: impedance, j: imaginary unit, ω: angular frequency C: capacitance, εo: dielectric constant in vacuum, εr: relative dielectric constant of the second insulating layer S: area of the conductive layer, d: second Insulation layer thickness
上記関係式の上では、アンテナの静電容量(C)が小さければ小さいほどインピーダンス(Z)が大きくなり、信号を安定して検出できる。静電容量(C)の値を小さくするためには、第二の絶縁層(2)の、比誘電率(εr)および導電層の面積(S)の値が小さければ小さいほど、また、第二の絶縁層の膜厚(d)の値が大きければ大きいほど好ましい。しかしながら、実用上の限られた条件では、面積(S)が小さすぎると人が触れる接触部分が小さくなり、実用面で使いにくく、膜厚(d)が大きすぎると電解を安定に誘起することが困難になり、安定な通信が行えない。 In the above relational expression, the smaller the capacitance (C) of the antenna, the larger the impedance (Z), and the signal can be detected stably. In order to reduce the value of the capacitance (C), the smaller the values of the relative dielectric constant (εr) and the area (S) of the conductive layer of the second insulating layer (2), The larger the thickness (d) of the second insulating layer, the better. However, under practically limited conditions, if the area (S) is too small, the contact area with which the person touches becomes small, making it difficult to use practically, and if the film thickness (d) is too large, the electrolysis is stably induced. It becomes difficult to perform stable communication.
具体的には、導電層の面積(S)は、0.1cm2以上、10000cm2 未満であることが好ましい。0.1cm2未満であると、接触部分が小さくなり、実用面としては使用困難となり、10000cm2以上であると、静電容量(C)の値が大きすぎて、電解を安定に誘起することが困難になり、安定な通信が行えない。
また、第二の絶縁層の膜厚(d)は、0.1μm以上、100000μm 未満であることが好ましく、更には3μm以上、50000μm未満であることが好ましい。0.1μm未満であると、外部からの少しの衝撃で絶縁層が破断しやすくなり、導電層同士がショートするなどして安定な通信が困難となり、100000μm以上であると、電解を安定に誘起することが困難となり安定な通信が困難となる。
Specifically, the area of the conductive layer (S) is, 0.1 cm 2 or more and less than 10000 cm 2. If it is less than 0.1 cm 2 , the contact portion becomes small, making it difficult to use practically, and if it is 10000 cm 2 or more, the value of the capacitance (C) is too large to induce electrolysis stably. It becomes difficult to perform stable communication.
The film thickness (d) of the second insulating layer is preferably 0.1 μm or more and less than 100,000 μm, more preferably 3 μm or more and less than 50000 μm. When the thickness is less than 0.1 μm, the insulating layer is easily broken by a slight impact from the outside, and the conductive layers are short-circuited to make stable communication difficult. When the thickness is 100000 μm or more, electrolysis is stably induced. It becomes difficult to perform stable communication.
第二の絶縁層の面積(S)や膜厚(d)については、使用用途によってあらかじめ決められていることも多い為、アンテナの性能を向上するためには、比誘電率(εr)の値を可能な限り小さくすることで、静電容量を(C)を小さくすることが重要となる。第二の絶縁層(2)の比誘電率(εr)の値は、使用用途にもよるが、5未満であることが好ましく、3未満であることが好ましい。5以上であると、静電容量(C)の値が大きすぎて、電界を安定に検出することが困難となる。 Since the area (S) and the film thickness (d) of the second insulating layer are often determined in advance depending on the intended use, in order to improve the performance of the antenna, the value of the relative dielectric constant (εr) It is important to reduce the capacitance (C) by making the value as small as possible. The value of the relative dielectric constant (εr) of the second insulating layer (2) is preferably less than 5, preferably less than 3, although it depends on the intended use. If it is 5 or more, the value of the capacitance (C) is too large, and it becomes difficult to stably detect the electric field.
また、第二の絶縁層(2)が空気を含むことが好ましい。第二の絶縁層(2)が空気を含むことによって、第二の絶縁層(2)の比誘電率を下げることが可能となり、更に弾力性を付与することもできる。材料としては、上記第二の絶縁層(2)の主成分に空気を含ませたものが好ましく、これらを用いた発泡塗工シート、ウレタンフォームや発泡スチロールなどが挙げられる。空気を含ませるために、絶縁層にレーザーや荷重によって物理的に穴をあける方法や、延伸法や相分離法等で空孔を作る方法、液状に溶融させて気泡を含ませた状態で塗布し、冷却により気泡を固定させる方法や、発泡材料を含ませる方法などがある。 The second insulating layer (2) preferably contains air. When the second insulating layer (2) contains air, the relative dielectric constant of the second insulating layer (2) can be lowered, and elasticity can be further imparted. As the material, those in which air is contained in the main component of the second insulating layer (2) are preferable, and examples thereof include foam coating sheets, urethane foam, and polystyrene. In order to include air, a method of physically making holes in the insulating layer with a laser or a load, a method of creating holes by a stretching method or a phase separation method, etc., coating in a state where bubbles are included by melting in a liquid However, there are a method of fixing bubbles by cooling, a method of including a foam material, and the like.
本発明の電界通信用アンテナは、第二の導電層(3)面に、第三の絶縁層(4)、バインダー(A)と導電材料(B)とを含有することを特徴とする第三の導電層(5)の順に更に積層していることが好ましい。この場合、第一の絶縁層(0)、第一の導電層(1)、第二の絶縁層(2)、第二の導電層(3)、第三の絶縁層(4)、第三の導電層(5)の6層構成になる(図6)。 The antenna for electric field communication according to the present invention includes a third insulating layer (4), a binder (A), and a conductive material (B) on the surface of the second conductive layer (3). It is preferable that the conductive layers (5) are further laminated in this order. In this case, the first insulating layer (0), the first conductive layer (1), the second insulating layer (2), the second conductive layer (3), the third insulating layer (4), the third 6 conductive layers (5) (FIG. 6).
このとき、第一の導電層(1)を+側の通信電極、第二の導電層(3)を−側の通信電極、第三の導電層(5)をグランド電極として回路を形成したり、あるいは、第一の導電層(1)を+側の通信電極、第二の導電層(3)をグランド電極、第三の導電層(5)を−側の通信電極として回路を形成することで、外部環境から受けるノイズ等の影響を低減できるため、アンテナとしての性能が向上し、より安定な通信が行える。 At this time, a circuit is formed using the first conductive layer (1) as the + side communication electrode, the second conductive layer (3) as the-side communication electrode, and the third conductive layer (5) as the ground electrode. Alternatively, a circuit is formed using the first conductive layer (1) as the + side communication electrode, the second conductive layer (3) as the ground electrode, and the third conductive layer (5) as the-side communication electrode. Thus, since the influence of noise or the like received from the external environment can be reduced, the performance as an antenna is improved and more stable communication can be performed.
第三の絶縁層(4)は第二の絶縁層(2)と同等のものを使用することができる。
また、第三の導電層(5)は第一の導電層(1)または第二の導電層(3)と同等のものを使用することができる。
The third insulating layer (4) can be the same as the second insulating layer (2).
The third conductive layer (5) can be the same as the first conductive layer (1) or the second conductive layer (3).
本発明を構成するアンテナは、より安定かつ微弱な電解を検出するなどの目的で、必要に応じて、更に第四の絶縁層、第四の導電層というように、より多層に積層することも可能である。 For the purpose of detecting more stable and weak electrolysis, the antenna constituting the present invention may be further laminated in multiple layers as required, such as a fourth insulating layer and a fourth conductive layer. Is possible.
本発明の通信機について説明する。本発明の通信機は、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用する通信機であり、本発明のアンテナ、制御部、変調部または/及び復調部、さらには、必要に応じてインターフェースとを備えてなる電界通信用の通信機である。 The communication device of the present invention will be described. The communication device of the present invention is a communication device applied to an electric field communication means for inducing communication by inducing an electric field in an electric field transmission medium. The antenna, the control unit, the modulation unit and / or the demodulation unit of the present invention, and further, necessary The communication device for electric field communication provided with an interface according to the above.
制御部とは通信の送受信に関わる制御を行う部分であり、情報処理機能を有したマイクロコンピューターなどが挙げられる。また、変調部は制御部から送られた信号を搬送波にのせる部分であり、復調部は、変調信号からデータを抽出する部分である。復調部と変調部は同時に実装されていても良いし、どちらか一方だけも良い。また、インターフェースとは、データを外部機器と入出力する部分である。 The control unit is a part that performs control related to transmission / reception of communication, and includes a microcomputer having an information processing function. The modulation unit is a part that puts the signal sent from the control unit on a carrier wave, and the demodulation unit is a part that extracts data from the modulation signal. The demodulator and the modulator may be mounted at the same time, or only one of them may be provided. The interface is a part for inputting / outputting data to / from an external device.
例えば、本発明の通信機を用いてデータを送信したい時、携帯端末内にあるデータから、制御部が送信したいデータを変調部に送り、アンテナを通じて電界を発生させ、この電界を利用して電界通信データを送信することができる。 For example, when data is transmitted using the communication device of the present invention, the data to be transmitted from the data in the portable terminal is sent to the modulation unit by the control unit, an electric field is generated through the antenna, and the electric field is generated using the electric field Communication data can be transmitted.
また、本発明の通信機を用いてデータを受信したい時、アンテナが電界を検出した後、復調部に送り、復調した電界を制御部に送信する。制御部は受け取ったデータを処理し、インターフェースを通じて記録装置に記録したり、表示装置に出力させることができる。 Also, when it is desired to receive data using the communication device of the present invention, the antenna detects an electric field and then sends it to the demodulator, and transmits the demodulated electric field to the controller. The control unit can process the received data and record it on a recording device through an interface or output it to a display device.
本発明のアンテナと、制御部、復調部、変調部、インターフェースは、同じ形態でなくても良く、アンテナ部分が独立して、制御部、復調部、変調部と繋がっていても良い。 The antenna of the present invention may not have the same configuration as the control unit, the demodulation unit, the modulation unit, and the interface, and the antenna unit may be independently connected to the control unit, the demodulation unit, and the modulation unit.
本発明の通信機を用いた電界通信システムについて説明する。
本発明の電界通信システムは、本発明の通信機のアンテナがフレキシブルで柔軟性に富み、折り曲げや引っ張りに対して強いため、曲面や凹凸に対して追随することができるため、カバンや服、靴、ベルト、時計、帽子などの衣類や、シートベルト、座席やハンドルなどのカー用品、グリップ、サドル、ヘルメットなどの自転車・バイク用品、イス、机、ベッド、ソファー、布団、座布団、シーツ、枕などの生活用品、マウス、マウスパッド、キーボード、スマートフォン、スマートフォンカバー、携帯電話、携帯電話カバー、タブレットPC、タブレットPCカバーなどの情報通信機器周辺用品、ゴルフクラブ、テニスラケット、バット、トレーニングマシン等のグリップ部分やグローブ、サポーター、スイミングウエア、ドライスーツ、ウエットスーツなどのスポーツ用品、首輪などのペット用品、車椅子のシート、松葉杖のグリップ、血圧計、包帯、ギプスなどの医療器具、壁、絨毯、便座、便座カバー、カーペット等に組み込むことができ、人体を介して、違和感なく情報を送受信することができる。
An electric field communication system using the communication device of the present invention will be described.
In the electric field communication system of the present invention, since the antenna of the communication device of the present invention is flexible and flexible, and is strong against bending and pulling, it can follow curved surfaces and irregularities. , Clothing such as belts, watches, hats, car supplies such as seat belts, seats and handles, bicycles and motorcycles such as grips, saddles, helmets, chairs, desks, beds, sofas, futons, cushions, sheets, pillows, etc. Daily commodities, mouse, mouse pad, keyboard, smart phone, smartphone cover, mobile phone, mobile phone cover, tablet PC, tablet PC cover peripheral equipment, golf clubs, tennis rackets, bats, training machines, etc. Parts, gloves, supporters, swimming wear, dry suits, wet Sports equipment such as suits, pets such as collars, wheelchair seats, crutch grips, blood pressure monitors, bandages, casts and other medical devices, walls, carpets, toilet seats, toilet seat covers, carpets, etc. Thus, information can be transmitted and received without a sense of incongruity.
生体センサや生体通信装置と、本発明の通信機を組み合わせることにより、検出した生体情報を外部機器に人体を介して送信することができ、生体情報を容易に収集することができる。このとき、生体情報と外部機器との間の通信経路を人体が構成するため、本発明の通信機を装着した状態で、外部機器の通信機に触れれば、生体情報を外部機器で容易に収集することができる。 By combining the biosensor or the biocommunication device and the communication device of the present invention, the detected biometric information can be transmitted to the external device via the human body, and the biometric information can be easily collected. At this time, since the human body configures a communication path between the biological information and the external device, if the communication device of the external device is touched while the communication device of the present invention is mounted, the biological information can be easily transmitted by the external device. Can be collected.
電界通信手段をデータの送受信に用いる場合、二つ以上の通信機を必要とする。この場合の二つ以上の通信機とは、一つの送信機と一つの受信機、一つの送信機と二つ以上の受信機、二つ以上の送信機と一つの受信機、及び二つ以上の送信機と二つ以上の受信機、のいずれかを示す。これらの送信機と受信機は、送信と受信の両機能を持った送受信機であっても良い。 When the electric field communication means is used for data transmission / reception, two or more communication devices are required. In this case, two or more communication devices are one transmitter and one receiver, one transmitter and two or more receivers, two or more transmitters and one receiver, and two or more. One of two transmitters and two or more receivers. These transmitters and receivers may be transceivers having both transmission and reception functions.
本発明では、前記二つ以上の通信機のうち、少なくとも一つの通信機が、本発明の電界通信用アンテナと、制御部と、変調部および/または復調部とを備えた通信機であることを必要とする。 In the present invention, at least one of the two or more communication devices is a communication device including the electric field communication antenna of the present invention, a control unit, a modulation unit and / or a demodulation unit. Need.
例えば、本発明の二つの通信機を送信機および受信機として用いることで、携帯端末を持った二人の人間同士で人体を介して通信することが可能となる。また、本発明の通信機を送信機として用いることで、本発明以外の柔軟性を有しない受信機に対して、人体を介して通信することも可能となる。 For example, by using the two communication devices of the present invention as a transmitter and a receiver, it is possible to communicate between two persons having portable terminals via a human body. Further, by using the communication device of the present invention as a transmitter, it is possible to communicate via a human body to a receiver having no flexibility other than the present invention.
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例中、部は重量部を、%は重量%をそれぞれ示す。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In the examples, “part” means “part by weight” and “%” means “% by weight”.
<導電層用溶液1の作成>
バインダー(A)として、フェノキシ樹脂(三菱化学(株)製、JER1256)100部を、導電材料(B)として、導電性粒子(福田金属箔粉工業(株)製、AgXF−301)1500部、ジシアンジアミド5部、およびエチルカルビトールアセテート400部を加えて攪拌混合し、固形分80%の導電層用溶液1を作成した。
<Preparation of
As binder (A), 100 parts of phenoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, JER1256), as conductive material (B), 1500 parts of conductive particles (manufactured by Fukuda Metal Foil Industry Co., Ltd., AgXF-301), 5 parts of dicyandiamide and 400 parts of ethyl carbitol acetate were added and mixed by stirring to prepare a
<導電層用溶液2の作成>
バインダー(A)として、ポリエステル樹脂(住化バイエルウレタン(株)製、デスモコール500)100部、エポキシ樹脂(三菱化学(株)製、JER828)20部を、導電材料(B)として、導電性カーボン(電気化学工業(株)製、HS−100)180部、ジシアンジアミド5部、およびエチルカルビトールアセテート75部を加えて攪拌混合し、固形分80%の導電層用溶液2を作成した。
<Preparation of
As binder (A), 100 parts of polyester resin (manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd., Desmocol 500) and 20 parts of epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, JER828) are used as the conductive material (B). 180 parts of carbon (HS-100, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), 5 parts of dicyandiamide, and 75 parts of ethyl carbitol acetate were added and mixed by stirring to prepare a
<電界通信用アンテナ1の作成>
表面が剥離処理された厚さ100μmの剥離処理PETフィルム上に、導電層用溶液1をシルクスクリーン印刷機によって塗布し、溶剤を乾燥させた後、PETフィルムを剥離し、10cm×10cmの正方形に切り出すことで、厚さ20μmの導電層として電解通信用アンテナ1を得た。
<Creation of electric
The
<電界通信用アンテナ2の作成>
導電層用溶液1の代わりに、導電層用溶液2を用いたこと以外は電界通信用アンテナ1と同様にして、電界通信用アンテナ2を作成した。
<Creation of
An electric
<電界通信用アンテナ3の作成>
電界通信用アンテナ1に、第一の絶縁層として10cm×10cmの正方形に切り出した厚み100μmのポリエステル不織布をヒートラミネートで圧着し、電界通信用アンテナ3を作成した。
<Creation of antenna 3 for electric field communication>
A 100 μm thick polyester non-woven fabric cut into a 10 cm × 10 cm square as the first insulating layer was pressure-bonded to the electric
<絶縁層用フィルム1の作成>
ポリプロピレン樹脂(プライムポリマー(株)製、プライムポリプロF109V)を、二軸押出機(日本プラコン社製)で、回転数300rpm、設定温度220℃の条件で混練・押出した後、ペレタイザーでカットし樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を用いて、T−ダイ押出機により設定温度220℃の条件で、厚さ100μmの絶縁層用フィルム1を作成した。
<Preparation of insulating
Polypropylene resin (manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., Prime Polypro F109V) is kneaded and extruded with a twin screw extruder (manufactured by Nippon Placon Co., Ltd.) at a rotation speed of 300 rpm and a set temperature of 220 ° C., and then cut with a pelletizer and resin. A composition was obtained. Using the obtained resin composition, an insulating
<電界通信用アンテナ4の作成>
絶縁層用フィルム1上に、導電層用溶液1をシルクスクリーン印刷機によって塗布し、溶剤を乾燥させた後、これとは反対側の面に、同じく導電層溶液1を同様に塗布し、乾燥させた後、片方の導電層面に第一の絶縁層として100μmのポリエステル不織布をヒートラミネートで圧着し、10cm×10cmの正方形に切り出すことで電界通信用アンテナ4を作成した。
<Creation of electric field communication antenna 4>
On the insulating
<電界通信用アンテナ5の作成>
導電層用溶液1の代わりに、導電層用溶液2を用いたこと以外は電界通信用アンテナ4と同様にして、電界通信用アンテナ5を作成した。
<Creation of
An electric
<電界通信用アンテナ6の作成>
絶縁層用フィルム1の代わりに厚さ100μmのポリエステルフィルム(東レ(株)製、テトロンS10)を用いたこと以外は電界通信用アンテナ4と同様にして、電界通信用アンテナ6を作成した。
<Creation of antenna 6 for electric field communication>
An electric field communication antenna 6 was prepared in the same manner as the electric field communication antenna 4 except that a 100 μm thick polyester film (Tetron S10, manufactured by Toray Industries, Inc.) was used instead of the insulating
<電界通信用アンテナ7の作成>
絶縁層用フィルム1の代わりに厚さ100μmの発泡ポリエチレンフィルム(品名は後で追記)を用いたこと以外は電界通信用アンテナ4と同様にして、電界通信用アンテナ7を作成した。
<Creation of electric field communication antenna 7>
An electric field communication antenna 7 was prepared in the same manner as the electric field communication antenna 4 except that a foamed polyethylene film (product name was added later) was used instead of the insulating
<電界通信用アンテナ8の作成>
絶縁層用フィルム1の代わりに厚さ100μmのポリイミドフィルム(デュポン(株)製、カプトン400H)を用いたこと以外は電界通信用アンテナ4と同様にして、電界通信用アンテナ8を作成した。
<Creation of antenna 8 for electric field communication>
An electric field communication antenna 8 was prepared in the same manner as the electric field communication antenna 4 except that a polyimide film having a thickness of 100 μm (manufactured by DuPont, Kapton 400H) was used instead of the insulating
<電界通信用アンテナ9の作成>
絶縁層用フィルム1の代わりに厚さ100μmのフッ素ゴムフィルム(ダイキン(株)製、ダイエルG−912)を用いたこと以外は電界通信用アンテナ4と同様にして、電界通信用アンテナ9を作成した。
<Creation of electric field communication antenna 9>
An electric field communication antenna 9 was prepared in the same manner as the electric field communication antenna 4 except that a fluororubber film (Daikin Co., Ltd., Daiel G-912) having a thickness of 100 μm was used instead of the insulating
<電界通信用アンテナ10の作成>
絶縁層用フィルム1の一方の面に導電層用溶液1をシルクスクリーン印刷機によって塗布し、溶剤を乾燥させ、20μmの第一の導電層を作成した。その後、もう一方の面も同様に導電層用溶液1をシルクスクリーン印刷機によって塗布し、溶剤を乾燥させ、20μmの第二の導電層を作成し、第一の導電層−第二の絶縁層−第二の導電層積層体を作成した。さらに、上記積層体の第二の導電層面に第三の絶縁層として絶縁層用フィルム1をヒートラミネートで圧着し、第二の絶縁層面に導電層用溶液1をシルクスクリーン印刷機によって塗布し、溶剤を乾燥させ、20μmの第三の導電層を作成し、第一の導電層−第二の絶縁層−第二の導電層−第三の絶縁層−第三の導電層積層体を作成した。
その後、第一の導電層面に、第一の絶縁層として100μmのポリエステル不織布をヒートラミネートで圧着し、10cm×10cmの正方形に切り出すことで電界通信用アンテナ10を作成した。
<Creation of antenna 10 for electric field communication>
The
Thereafter, a 100 μm polyester non-woven fabric as a first insulating layer was pressure-bonded to the first conductive layer surface by heat lamination, and cut into a 10 cm × 10 cm square to produce the electric field communication antenna 10.
<電界通信用アンテナ11の作成>
絶縁層用フィルム1の両面に厚さ30μmの銅箔を貼り合わせ、第一の導電層−第二の絶縁層−第二の導電層積層体を作成した。
その後、第一の導電層側に、第一の絶縁層として100μmのポリエステル不織布をヒートラミネートで圧着し、10cm×10cmの正方形に切り出すことで電界通信用アンテナ11を作成した。
<Creation of
A copper foil having a thickness of 30 μm was bonded to both surfaces of the insulating
Thereafter, a 100 μm polyester non-woven fabric as the first insulating layer was pressure-bonded to the first conductive layer side by heat lamination, and cut out into a 10 cm × 10 cm square to produce the electric
実施例1〜9
<電界通信用の通信機1〜9の作成>
電界通信用アンテナ1〜9の第一の導電層(1)を通信電極、第二の導電層を有するアンテナの場合は、第二の導電層(3)をグランド電極として用い、制御部と変調部または/及び復調部とを備えたコントローラと接続して、電界通信用の通信機1〜9を作成し、アンテナの性能として、後述する、導電層の表面抵抗値、絶縁層の誘電率、アンテナの静電容量を測定した。また、引っ張り試験、折り曲げ試験を行い、試験前後での静電容量及び受信感度の測定を行った。
Examples 1-9
<Creation of
In the case of the antenna having the first conductive layer (1) of the electric
<導電層の表面抵抗値測定方法>
三菱油化株式会社製表面抵抗測定装置「ロレスタAP」(0.5cm間隔の4端子プローブ)を用い、アンテナの導電層の表面抵抗値を測定した。
<Method for measuring surface resistance of conductive layer>
The surface resistance value of the conductive layer of the antenna was measured using a surface resistance measuring device “Loresta AP” (4-terminal probe with an interval of 0.5 cm) manufactured by Mitsubishi Yuka Co., Ltd.
<絶縁層の誘電率測定方法>
絶縁層を、1cm四方、厚み800μmの形状に切り出し、株式会社エーイーティー製誘電率測定装置「ADMS01O」を用いてアンテナの絶縁層の誘電率(4GHzの値)を測定した。
<Insulating layer dielectric constant measurement method>
The insulating layer was cut into a 1 cm square shape with a thickness of 800 μm, and the dielectric constant (value of 4 GHz) of the antenna insulating layer was measured using a dielectric constant measuring apparatus “ADMS01O” manufactured by AET Co., Ltd.
<アンテナの静電容量測定方法>
アジレント・テクノロジー株式会社製デジタルマルチメーター「34410A」を用い、プローブをアンテナの導電層に接続し、アンテナの静電容量を測定した。
<Method for measuring capacitance of antenna>
Using a digital multimeter “34410A” manufactured by Agilent Technologies, the probe was connected to the conductive layer of the antenna, and the capacitance of the antenna was measured.
<受信感度の測定>
作成したアンテナをマイクロニクス株式会社製スペクトルアナライザ「MSA438」に接続詞し、キャリア周波数6.75MHzのカード型電解通信用信号発生源を左掌に載せた状態で、右掌全面でアンテナに触れた場合と、信号発生源を持たずにアンテナに触れた場合との受信強度の差(ΔdBm、測定条件:中心周波数6.75MHz、スパン5MH
z、RBW30kHz、VBW10kHz)を測定した。
<Measurement of reception sensitivity>
When the created antenna is connected to a spectrum analyzer “MSA438” manufactured by Micronics Co., Ltd., and the signal source for card-type electrolytic communication with a carrier frequency of 6.75 MHz is placed on the left palm and the antenna is touched on the entire right palm And the difference in received intensity (ΔdBm, measurement condition: center frequency 6.75 MHz,
z, RBW 30 kHz, VBW 10 kHz).
<引っ張り試験>
JIS K7113に基づき、ダンベル状に加工したサンプルを、引っ張り試験機を用いて110%、130%、150%の値まで引っ張り処理を行った。
引っ張り処理を行った後、アンテナの静電容量および受信感度測定を行い、それぞれの変化率が、次のときにそれぞれ◎〜×の判定とした。
ただし、ここで言う変化率とは、元の値をaとし、処理後の値をbとした場合、
変化率G = (b−a)/a ×100 [%]
を表す。
静電容量の変化率
0%以上〜30%未満:◎
30%以上〜60%未満:○
60%以上〜100%未満:△
100%以上:×
受信感度の変化率
0%以上〜25%未満:◎
25%以上〜50%未満:○
50%以上〜100%未満:△
100%以上:×
<Tensile test>
Based on JIS K7113, a sample processed into a dumbbell shape was subjected to a tensile treatment to values of 110%, 130%, and 150% using a tensile tester.
After performing the pulling process, the capacitance and reception sensitivity of the antenna were measured, and the respective change rates were determined as ◎ to × when
However, the rate of change here means that the original value is a and the value after processing is b.
Rate of change G = (b−a) / a × 100 [%]
Represents.
Capacitance change rate of 0% to less than 30%: ◎
30% to less than 60%: ○
60% or more and less than 100%: △
100% or more: ×
Change rate of reception sensitivity from 0% to less than 25%: ◎
25% or more and less than 50%: ○
50% or more to less than 100%: △
100% or more: ×
<折り曲げ試験>
引っ張り試験と同様のダンベル状に加工したサンプルの中心部を、1)180度に折り曲げ、折り曲げ部に1kgの錘を5秒間載せた。2)次に、折り曲げ部を元のフラットの状態に戻し、同じ位置に1kgの錘を5秒間載せた。この1)〜2)の作業を、1つのサンプルに対して10回、30回、50回行った。
<Bending test>
The center part of the sample processed into a dumbbell shape similar to the tensile test was 1) bent at 180 degrees, and a 1 kg weight was placed on the bent part for 5 seconds. 2) Next, the bent portion was returned to the original flat state, and a 1 kg weight was placed on the same position for 5 seconds. The operations 1) to 2) were performed 10 times, 30 times, and 50 times on one sample.
実施例10
<電界通信用の通信機10の作成>
電界通信用アンテナ10の第一の導電層(1)を+側の通信電極、第二の導電層(3)を−側の通信電極、第三の導電層(5)をグランド電極として用い、制御部と変調部または/及び復調部とを備えたコントローラと接続して、電界通信用の通信機10を作成し、実施例1と同様に、導電層の表面抵抗値、絶縁層の誘電率、アンテナの静電容量を測定した。また、引っ張り試験、折り曲げ試験を行い、試験前後での静電容量及び受信感度の測定を行った。
Example 10
<Creation of communication device 10 for electric field communication>
Using the first conductive layer (1) of the electric field communication antenna 10 as a + side communication electrode, the second conductive layer (3) as a-side communication electrode, and the third conductive layer (5) as a ground electrode, A controller 10 including a control unit and a modulation unit or / and a demodulation unit is connected to create a communication device 10 for electric field communication. Similar to Example 1, the surface resistance value of the conductive layer and the dielectric constant of the insulating layer The capacitance of the antenna was measured. In addition, a tensile test and a bending test were performed, and capacitance and reception sensitivity were measured before and after the test.
実施例11
<電界通信用の通信機11の作成>
電界通信用アンテナ10の第一の導電層(1)を+側の通信電極、第二の導電層(3)をグランドの通信電極、第三の導電層(5)を−側の通信電極として用い、制御部と変調部または/及び復調部とを備えたコントローラと接続して、電界通信用の通信機11を作成し、実施例1と同様に、導電層の表面抵抗値、絶縁層の誘電率、アンテナの静電容量を測定した。また、引っ張り試験、折り曲げ試験を行い、試験前後での静電容量及び受信感度の測定を行った。
Example 11
<Creation of
The first conductive layer (1) of the electric field communication antenna 10 is a + side communication electrode, the second conductive layer (3) is a ground communication electrode, and the third conductive layer (5) is a-side communication electrode. The
比較例1
<電界通信用の通信機12の作成>
電界通信用アンテナ1のかわりに北川工業株式会社製導電布「CSTK−250」を、10cm×10cmに切り出したものを用いた以外は、通信機1と同様に通信機12を作成し、実施例1と同様の試験を行った。
Comparative Example 1
<Creation of
A
比較例2
<電界通信用の通信機13の作成>
電界通信用アンテナ3のかわりに、新日鐵株式会社製ポリイミド銅張り積層板「エスパネックスM」を用いた以外は、通信機3と同様に通信機13を作成し、実施例3と同様の試験を行った。
Comparative Example 2
<Creation of
A
比較例3
<電界通信用の通信機14の作成>
電界通信用アンテナ4のかわりに、電界通信用アンテナ11を用いたこと以外は実施例4と同様に通信機14を作成し、実施例4と同様の試験を行った。
Comparative Example 3
<Creation of
A
表2、表3に示されるように、実施例1〜11は、フレキシブルで柔軟性に富む導電層を有しているため、折り曲げや引っ張りに対して強く、ウェアラブルコンピュータに用いられる人体通信用の通信機としては極めて優れている。一方、比較例1〜3は導電層がフレキシブル性を有さず、柔軟性に劣るため、折り曲げ試験や引っ張り試験により導電層が破壊されるため、人体通信用のアンテナとしての物理耐性は不十分であり、ウェアラブルコンピュータに用いることを考えれば使用に堪えない。 As shown in Tables 2 and 3, Examples 1 to 11 have flexible and flexible conductive layers, so they are strong against bending and pulling, and are used for human body communication used in wearable computers. It is extremely excellent as a communication device. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, since the conductive layer does not have flexibility and is inflexible, the conductive layer is destroyed by a bending test or a tensile test, so that physical resistance as an antenna for human body communication is insufficient. If you think about using it for wearable computers, you cannot use it.
実施例7は、第二の絶縁層が空気を有しているため、他の実施例と比較してアンテナの静電容量が低く、また、折り曲げや引張りに対しても安定した通信が行える。一方、実施例8、9は第二の絶縁層の誘電率が高い為、やや不安定な通信機となる。 In Example 7, since the second insulating layer has air, the capacitance of the antenna is lower than in other examples, and stable communication can be performed against bending and pulling. On the other hand, in Examples 8 and 9, since the dielectric constant of the second insulating layer is high, the communication device is somewhat unstable.
1 携帯端末
2 アンテナ
3 アンテナ
4 電界通信装置
5 パーソナルコンピューター
11 第一の絶縁層
12 第一の導電層
13 第二の絶縁層
14 第二の導電層
15 第三の絶縁層
16 第三の導電層
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