JP2013255199A - 生体用アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】 例えば野生動物など生体の行動域調査や生態調査のために取り付ける生体用アンテナを提供する。
【解決手段】 生体の行動域調査や生態調査のために取り付ける生体用アンテナ１であって、生体の位置情報を取得するＧＰＳ受信機２と、生体の体表面に沿って配設し、ＧＰＳ受信機２で取得した情報を送信するパッチアンテナ３と、を備え、パッチアンテナ３は、可変容量コンデンサ３２Ｃを備え、生体の個体差によって生じる反射特性劣化を抑圧可能である。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば野生動物など生体の行動域調査や生態調査のために取り付ける生体用アンテナに関する。

野生動物の行動域調査や生態調査などのために、生体に発信機（アンテナ）を取り付け定期的に位置情報や体温、心拍などの生体情報などを取得し送信することが行われている。生体の行動域や生態を正確に調査するために、アンテナは生体の移動や捕食などの行動に支障がないように小型かつ軽量であることが望まれる。

例えば、犬の位置を送波するとともに、該犬の周囲の音を送波することができる、簡便かつ嵩張らない犬用の首輪装置に関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、移動体オブジェクト、人間または動物の位置または場所を決定するための電子的な個々の物体の位置決め装置に関し、特に双方向のページングシステムの能力、または他の無線通信手段と全地球測位システムを使用することにより移動体オブジェクト、人間または動物の位置または場所を決定するための位置決定装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

実用新案登録第３１６０１１５号公報 特表２０１０−５２９５２０号公報

しかしながら、特許文献１の犬用の首輪装置では、送信アンテナの端部は首輪から離れるように設けられており、犬に首輪装置を装着した状態では頸部より外方に送信アンテナの端部が突出している。このため、突出した送信アンテナの端部が周囲の物と接触してしまい、犬の行動に制限を与えてしまうおそれがある。

そこで、本出願人は、生体の行動を制限しないために、生体用アンテナをより小型化かつ軽量化するために、平面アンテナであるパッチアンテナに着目した。ところが、パッチアンテナは帯域が狭いため、生体に装着した状態で使用すると、生体の体格や種類などによって異なる反射特性劣化（反射損失、ＶＳＷＲ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）を防止したり調節したりすることが必要となる。しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載のいずれの技術においても、生体の種類や体格などの個体差にもとづく反射特性劣化の差異を抑圧したり、調節したりすることについては記載も示唆もない。

そこで、この発明の目的は、前記の課題を解決し、簡易な構成であり小型かつ軽量で、しかも生体の体格や種類などによる反射特性劣化を容易に調節可能な生体用アンテナを提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、生体の行動域調査や生態調査のために取り付ける生体用アンテナであって、前記生体の位置情報や体温や心拍などの生体情報などを取得する情報取得手段と、前記生体の体表面に沿って配設し、前記情報取得手段で取得した情報を送信するパッチアンテナと、を備え、前記パッチアンテナは、容量調整手段を備え、前記生体の個体差によって生じる反射特性劣化を抑圧可能である、ことを特徴とする生体用アンテナである。

この発明によれば、パッチアンテナは、生体の個体差によって生じる反射特性劣化が、容量調整手段によって抑圧される。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記容量調整手段は、可変容量コンデンサである、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、生体用アンテナは、簡易な構成であり小型かつ軽量で、しかもパッチアンテナの容量調整手段によって生体の体格や種類などによる反射特性劣化を容易に調節可能である。このため、生体ごとに異なる反射特性劣化に合わせて調節した生体用アンテナを予め用意する必要がない。つまり、容量調整手段によって装着した生体に合わせてパッチアンテナの反射特性劣化を調節すればよいため、生体用アンテナの製造が容易になり、コストが低減される。

請求項２の発明によれば、パッチアンテナは、可変容量コンデンサによって反射特性劣化を容易に抑圧可能である。このため、生体への装着時に、パッチアンテナの反射特性劣化を容易に調節できる。また、生体用アンテナの装着後であっても、例えば生体の成長などに応じて反射特性劣化を調節可能であるので、より正確な調査が可能となる。

実施の形態に係る生体用アンテナを示す斜視図である。 図１の生体用アンテナの概略構成図である。 図１の生体用アンテナのパッチアンテナを平板状にした状態を示す斜視図である。 図１の生体用アンテナのパッチアンテナを平板状にした状態を示す正面図である。 生体用アンテナの他のパッチアンテナを平板状にした状態を示す正面図である。 生体用アンテナの他のパッチアンテナを平板状にした状態を示す正面図である。 生体用アンテナの他のパッチアンテナを平板状にした状態を示す正面図である。 生体用アンテナの他の概略構成図である。

つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。

図１ないし図４は、この発明の実施の形態を示している。図１に示すように、生体用アンテナ１は、生体の行動域調査や生態調査のために、着脱自在なリング状に形成されており、生体の頸部や肢体、胴体などに装着するものである。この実施の形態においては、生体用アンテナ１は、首輪状となっており生体の頸部に装着されるものであり、生体の行動域調査のために位置情報を送信するものとする。この生体用アンテナ１は、主として、情報取得手段としてのＧＰＳ受信機（ＧＰＳ受信部）２と、パッチアンテナ３とを備えている。

ＧＰＳ受信機２は、図２に示すように、ＧＰＳアンテナ２ａで受信したＧＰＳ信号を制御部４０に伝送するものであり、図１に示すように、パッチアンテナ３に配設されている。また、このＧＰＳ受信機２は、後述する制御ボックス４に内蔵されているバッテリ（図示略）から電力が供給されている。

パッチアンテナ３は、図１、図３、図４に示すように、首輪状に形成されており、主として、誘電体３１と、パッチ（アンテナ面）３２と、グランド（グランド面）３３と、給電線３４とを有している。このパッチアンテナ３は、後述する記憶部４１に記憶されている生体の生体識別情報とＧＰＳ受信機２で測定した位置情報とを送信する。パッチアンテナ３から送信されたこれらのデータは、観測者が携帯する携帯受信機（図示略）や、観測所に設置された固定受信機（図示略）によって受信可能である。

誘電体３１は、低損失な誘電体で構成されており、例えばスポンジなどの可橈性部材で厚さｔを有する略Ｃ字型に形成されている。誘電体３１の内周は、生体用アンテナ１を装着する生体の装着部位の外周、例えば、頸部周りと同等の形状、大きさに設定されている。誘電体３１の厚さｔは、装着する生体に合わせて、パッチアンテナ３の利得が下がるようにパッチ３２の長さｌ１とともに設定されている。誘電体３１の厚さｔは、生体に装着した際に行動を阻害しないように、具体的には例えば、数ｍｍ〜数ｃｍに設定され、パッチ３２の長さｌ１は、誘電体３１の長さとほぼ同等に設定されている。

パッチ３２は、長さｌ１の帯状に形成されており、誘電体３１の外周面に配設され、誘電体３１の内周面に配設されているグランド３３と可変コンデンサ３２Ｃを介して電気的に接続している。可変コンデンサ３２Ｃは、容量を調節することによりパッチ３２の反射損失を調節可能なものである。ここで、パッチ３２の反射損失は、この生体用アンテナ１を装着する生体の種類や大きさなどによって異なる。つまり、生体用アンテナ１を生体の頸部に装着した際に、グランド３３と生体との間に生じる空間の大きさや、グランド３３と接する生体の種類によって導電率や指向性が異なることにより、反射損失が異なる。可変コンデンサ３２Ｃの容量の設定は、生体用アンテナ１の装着時に対象となる生体に応じて設定し、装着後は、生体の体格の変化に応じて調節して設定する。また、この可変コンデンサ３２Ｃは、誘電体３１の外周面に配設されており、パッチ３２の外縁部とグランド３３の外縁部とを電気的に接続している。

グランド３３は、誘電体３１の内周面に配設されており、誘電体３１を介してパッチ３２と対向する位置に配設されている。グランド３３は、可変コンデンサ３２Ｃを介してパッチ３２と電気的に接続している。

給電線３４は、制御ボックス４に内蔵されたバッテリからＧＰＳ受信機２や、パッチアンテナ３に電力を供給するものである。

このようなパッチアンテナ３の開口部側端部は、一端側が後述する制御ボックス４に、他端側が固定具５を介して制御ボックス４に取り付けられている。

制御ボックス４は、図２に示すように主として、制御部４０、記憶部４１や、位置算出部４２、発信機（位置送信部）４３を備え、さらにバッテリ（図示略）などを内蔵している。

記憶部４１は、生体用アンテナ１が装着されている生体の生体識別情報やＧＰＳ受信機２で測定した位置情報を記憶している。そして、位置送信部４３による送信時には、生体識別情報とともに位置情報が送信されるようになっている。

位置算出部４２は、制御部４０から伝送されたＧＰＳ信号にもとづいて生体の位置を算出する機能を有するプログラム、タスクである。

位置送信部４３は、制御部４０によって制御され、所定間隔ごとに位置算出部４２で算出した位置情報をパッチアンテナ３で送信する機能を有するプログラム、タスクである。この位置送信部４３から送信されたデータを受信することにより、生体用アンテナ１が装着された生体の所在地情報（行動域）を把握可能となる。

制御部４０は、記憶部４１、位置算出部４２、位置送信部４３、バッテリなどを制御などするプログラム、タスクである。

固定具５は、一定期間の経過後に自然劣化によって破損し、生体用アンテナ１が生体から脱落するように、皮革や紙などによって形成されている。ここで、一定期間とは、例えばバッテリの寿命と同程度の期間、例えば数年である。固定具５は、固定片５１と、固定ピン５２とから構成されている。固定片５１は、基端側が制御ボックス４に固定された帯状部材で、パッチアンテナ３と同等の幅を有している。固定片５１は、パッチアンテナ３の他端側と一部が重複するようになっている。固定ピン５２は、固定片５１の挿通孔（図示略）とパッチアンテナ３の他端側の挿通孔（図示略）とを重ね合せた状態で固定するためのピンである。このような固定具５が破損すると、パッチアンテナ３の開口部側端部の他端側と、制御ボックス４とが分離して、生体用アンテナ１が生体から脱落する。

このような構成の生体用アンテナ１が生体に装着されると、所定間隔ごとに当該生体の位置情報が送信される。そして、時間の経過とともに固定具５が自然劣化し、当該生体から生体用アンテナ１が脱落する。

次に、この実施の形態による生体用アンテナ１の使用方法について説明する。

まず、生体用アンテナ１を装着する生体が捕捉され、パッチアンテナ３が頸部に装着されて固定具５によって固定される。このとき、誘電体３１は可橈性を有し変形自在であるため、装着し易いように適宜変形される。

そして、生体の種類、体格や、生体の頸部とパッチアンテナ３のグランド３３との間に生じた空間の形状や大きさなどにもとづいて、当該生体の反射損失に合わせて可変コンデンサ３２Ｃの容量が調節される。

つづいて、生体用アンテナ１が装着された生体が自然に戻される。

そして、所定間隔ごとに、生体用アンテナ１から生体識別情報と位置情報とが送信される。このデータが携帯受信機や固定受信機で受信され、データを蓄積することにより、当該生体の行動域が把握される。

そして、一定時間が経過すると固定具５が劣化し、生体用アンテナ１が当該生体から脱落する。

以上のように、生体用アンテナ１は、簡易な構成であり小型かつ軽量で、しかもパッチアンテナ３の可変容量コンデンサ３２Ｃによって生体の体格や種類などによる反射特性劣化を容易に調節可能である。このため、生体ごとに異なる反射特性劣化に合わせて調節した生体用アンテナ１を予め用意する必要がない。つまり、可変容量コンデンサ３２Ｃによって装着した生体に合わせてパッチアンテナ３の反射特性劣化を調節すればよいため、生体用アンテナ１の製造が容易になり、コストが低減される。

また、生体用アンテナ１の装着後であっても、生体が成長したり体格が変わったりした場合であっても、可変容量コンデンサ３２Ｃを調整するだけでよく、生体用アンテナ１自体を交換する必要がないので、生体の状態に合わせて反射特性劣化を容易に抑圧可能であり、より正確な調査が可能である。

さらに、パッチアンテナ３は首輪状で、生体から大きく突出した部分がないため、生体の行動を制限せず、生体の負担を大幅に軽減することができる。つまり、生体用アンテナ１の装着の有無によって生体の行動に差異が生じないため、生体を自然と同じ環境に置くことが可能で、より正確な調査をすることができる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、誘電体３１をスポンジで構成するものとして説明したが、形状記憶性を有する導電体、例えばゴムなどで構成するようにしてもよい。このような素材で構成することで、生体の個体差に合わせて誘電体３１を変形させて、生体により密着させることが可能となる。

また、生体用アンテナ１を装着する部位は頸部ではなく、肢体、胴体などに装着するようにしてもよい。つまり、生体の行動に支障がない位置であれば部位は限定されない。

さらに、パッチアンテナ３は、図４に示す形態に限定されず、例えば図５ないし図７に示すようにしてもよい。ここで、図４に示すパッチアンテナ３と同等の構成については、同一符号又は対応する符号を付することで、その説明を省略する。図５に示すパッチアンテナ６は、図４に示すパッチアンテナ３の長さｌ１と同等の長さｌ２のパッチ６２の一端側に折曲部６２Ｂが形成されている。折曲部６２Ｂは、誘電体６１の厚さｔ方向に折り曲げられてその長さがｌ３となっており、パッチ６２およびグランド６３と平行となるように配設され、コンデンサとして機能するように形成されている。このため、パッチアンテナ６には可変コンデンサが不要となり、より簡易な構成とすることができる。また、折曲部６２Ｂの長さｌ３を調節することによって、コンデンサとしての容量が調節可能であり、パッチ６２の反射損失を調節可能なものである。

図６に示すパッチアンテナ７は、パッチ７２の一端側に可変コンデンサ７２Ｃが配設され、他端側に片短絡７２Ａが形成されている。片短絡７２Ａは、パッチ７２の他端側とグランド７３の他端側とを電気的に接続している。片短絡７２Ａを備えたパッチアンテナ７は、利得が下がるため、パッチ７２の長さｌ４は、図４に示すパッチアンテナ３の長さｌ１よりも短くすることができるため、パッチアンテナ７を小型化できる。

図７に示すパッチアンテナ８は、パッチ８２の一端側に折曲部８２Ｂが形成され、他端側に片短絡８２Ａが形成されている。片短絡８２Ａは、パッチ８２の他端側とグランド８３の他端側とを電気的に接続しており、折曲部８２Ｂは、誘電体８１の厚さｔ方向に折り曲げられてその長さがｌ６となっており、パッチ８２およびグランド８３と平行となるように配設され、コンデンサとして機能するように形成されている。また、折曲部８２Ｂの長さｌ６を調節することによって、コンデンサとしての容量が調節可能であり、パッチ８２の反射損失を調節可能なものである。このため、可変コンデンサが不要となり、より簡易な構成で小型のパッチアンテナ８を構成することができる。また、片短絡８２Ａを備えたパッチアンテナ８は、利得が下がるため、パッチ８２の長さｌ５は、図４に示すパッチアンテナ３の長さｌ１よりも短くすることができるため、パッチアンテナ７を小型化できる。

さらにまた、生体用アンテナ９は、情報取得手段としてＧＰＳ受信機２ではなく、図８に示すように生体信号検出部９２を備えるものであってもよい。生体信号検出部９２は、生体の体温や心拍などの生体情報を検出可能なもので、当該生体が生存しているか否かなどの生体状態を把握するためのものである。そして、検出した生体情報を記憶部９１に記憶している当該生体の生体識別情報とともに、所定間隔で送信部９３を介して送信するように制御部９０によって制御されている。また、情報取得手段として、ＧＰＳ受信機２と生体信号検出部９２とを備える構成とし、位置情報と生体情報とあわせて送信してもよいことはもちろんである。

１ 生体用アンテナ
２ ＧＰＳ受信機（情報取得手段）
３ パッチアンテナ
３１ 誘電体
３２ パッチ
３２Ｃ 可変容量コンデンサ
３３ グランド
３４ 給電線
４２ 位置算出部
４３ 位置送信部

Claims (2)

1. 生体の行動域調査や生態調査のために取り付ける生体用アンテナであって、
   前記生体の位置情報や体温や心拍などの生体情報などを取得する情報取得手段と、
   前記生体の体表面に沿って配設し、前記情報取得手段で取得した情報を送信するパッチアンテナと、
   を備え、
   前記パッチアンテナは、容量調整手段を備え、前記生体の個体差によって生じる反射特性劣化を抑圧可能である、
   ことを特徴とする生体用アンテナ。
2. 前記容量調整手段は、可変容量コンデンサである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の生体用アンテナ。