JP2014235517A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信性能を低下させることなく、生体情報を検出するための電極を設ける電子機器を提供する。【解決手段】電子機器としてのタブレットコンピュータ１０は、生体情報を検出するための第１の電極と、第１のアンテナとを有する。前記第１の電極と前記第１のアンテナとは、前記電子機器の筐体の１辺に沿って配置し、前記第１のアンテナの給電位置を、前記第１のアンテナの長手方向の中央よりも前記第１の電極側に配置する。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、無線通信をする電子機器に関する。

近年、携帯端末などの電子機器に生体情報を測定する機能を設ける構成が従来技術として知られている。電子機器には、生体情報を検出するための電極が設けられる。電子機器は、ユーザによって電極に触れられると、電極を通じて生体情報を示す信号を入力する。

特開２００４−２５５０２９号公報

電子機器に無線通信機能を設ける場合、筐体にアンテナが実装される。生体情報を検出するための電極は、アンテナによる無線通信の性能に影響を与える。このため、電子機器に電極を設ける場合には、アンテナを実装する位置が制限されてしまう。特に携帯型の電子機器は、筐体が小さいために、電極による影響を受けないようにアンテナを実装することが困難となってしまう。

本発明が解決しようとする課題は、無線通信性能を低下させることなく、生体情報を検出するための電極を設ける電子機器を提供することである。

実施形態によれば、電子機器は、生体情報を検出するための第１の電極と、第１のアンテナとを有する。前記第１の電極と前記第１のアンテナとは、前記電子機器の筐体の１辺に沿って配置し、前記第１のアンテナの給電位置を、前記第１のアンテナの長手方向の中央よりも前記第１の電極側に配置する。

実施形態に係る電子機器の外観を示す図。 実施形態のタブレットコンピュータの裏面を示す平面図。 実施形態のタブレットコンピュータの裏面側から見た筐体の内部の様子を示す図。 実施形態の側面断面図の一例を示す図。 実施形態の側面断面図の一例を示す図。 実施形態のアンテナの配置関係を説明するための図。 実施形態のタブレットコンピュータのシステム構成を示す図。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、実施の形態に係る電子機器の外観を示す図である。電子機器は、例えば携帯型に構成されており、無線通信機能を有している。さらに、本実施形態における電子機器は、人体の健康状態を判断するために利用可能な生体情報を測定する機能を有している。

電子機器は、例えばタブレットコンピュータ、ノートブック型パーソナルコンピュータ、スマートフォン、ＰＤＡ（personal digital assistant）、携帯型ゲーム装置等として実現され得る。以下では、電子機器がタブレットコンピュータ１０として実現されている場合を例にして説明する。図１は、タブレットコンピュータ１０がユーザにより両方の手１６により保持されている状態の一例を示している。

タブレットコンピュータ１０は、タブレットまたはスレートコンピュータとも称される携帯型電子機器である。図１に示すように、タブレットコンピュータ１０は、筐体１２の表面中央にタッチスクリーンディスプレイ１４が配置されている。

タブレットコンピュータ１０の筐体１２は、薄い箱形をしており、外形がほぼ長方形をしている。タッチスクリーンディスプレイ１４は、液晶表示装置（図７に示すＬＣＤ１４Ａ）等により構成されるフラットパネルディスプレイと、フラットパネルディスプレイの画面上に対するペンまたは指による指定位置を検出するように構成されたセンサとが組み込まれている。センサとしては、例えば、静電容量方式のタッチパネル、電磁誘導方式のデジタイザなどを使用することができる。本実施形態のタッチスクリーンディスプレイ１４には、例えばデジタイザとタッチパネル（図７に示すタッチパネル１４Ａ、デジタイザ１４Ｃ）の２種類のセンサがタッチスクリーンディスプレイ１４に組み込まれているものとする。

図２は、タブレットコンピュータ１０の裏面１７を示す平面図である。
図２に示すように、タブレットコンピュータ１０の裏面１７には、生体情報を検出するための２つの電極１８Ａ，１８Ｂが設けられる。電極１８Ａ，１８Ｂは、微弱な電気信号を送信/受信することができる。電極１８Ａ，１８Ｂは、例えば矩形状に形成されており、筐体１２の短辺に沿って配置される。

また、電極１８Ａ，１８Ｂは、一方の長辺側の近くに配置されている。すなわち、図１に示すように、タブレットコンピュータ１０を手１６によって保持した場合に、手１６が容易に接触する位置に電極１８Ａ，１８Ｂが配置されている。

なお、図２に示す例では、２つの電極１８Ａ，１８Ｂを一方の長辺側の近くに配置しているが、例えば一方の電極１８Ｂに代えて、他方の長辺側の近くに電極１８Ｃを配置するようにしても良い。

また、電極１８Ａ，１８Ｂを矩形状に形成するとしているが、ユーザが指先等を接触させやすい他の形状とすることも可能である。また、電極１８Ａ，１８Ｂの形状やサイズは、検出対象とする生体情報の種類に応じて、生体情報を検知することができる信号を入力可能となるように決定される。また、生体情報の種類によっては、１つの電極１８Ａのみが設けられた構成とすることも可能である。生体情報としては、例えば心臓の動きを示す心電情報（心電信号波形データ）、体脂肪率を示す体脂肪情報、体温を示す体温情報などがある。その他の生体情報を検出対象とすることも可能である。
また、図２に示す例では、電極１８Ａ，１８Ｂは、筐体１２の短辺側に設けているが、長辺側に設けるようにしても良い。

図３は、タブレットコンピュータ１０の裏面側から見た筐体１２の内部の様子を示す図である。
図３に示すように、筐体１２の内部には、メインボード２０、バッテリ２２等が収納される。メインボード２０は、ＣＰＵやメモリ、無線通信デバイスなどを含む各種の電子デバイスが実装される。バッテリ２２は、例えば矩形状に形成されており、１つの角を筐体１２の１つの角（図３では左上角）に寄せて収容されている。メインボード２０は、筐体１２の内部空間を有効に利用するため、例えばバッテリ２２を収容するための空間を除く範囲に設けられている。

また、筐体１２の内部には、無線通信機能に利用される２つのアンテナ２４，２５が収容されている。アンテナ２４，２５は、例えばＷＷＡＮ（Wireless Wide Area Network）用のアンテナであり、携帯電話用の３Ｇ移動通信などの、無線通信用の電波を送受信する。

アンテナ２４は、例えば図３に示す筐体１２の上辺に沿って配置され、アンテナ２５は、図３に示す筐体１２の左辺に沿って配置される。アンテナ２４，２５は、それぞれ筐体１２の辺と並列に配置されると共に、筐体１２の上辺と左辺とにより形成される角の近くに寄せて配置される。アンテナ２５は、電極１８Ａと同一辺に配置されているため、電極１８Ａによる電波の送受信の影響が少なくなるように、電極１８Ａと離して配置することが好ましい。

また、図３に示すように、バッテリ２２が筐体１２の左角に寄せて配置され、アンテナ２４，２５が筐体１２の左角に寄せて配置される。すなわち、バッテリ２２が配置された位置に合わせて、アンテナ２４，２５を寄せて配置することで、アンテナ２４，２５をメインボード２０から離している。メインボード２０には各種の電子デバイスが実装されているため、無線通信の障害となり得る信号を発している。図３に示すように、アンテナ２４，２５をバッテリ２２の近くに配置して、メインボード２０から離すことにより、メインボード２０から放射される信号（高周波ノイズ）の影響を低減して、アンテナ２４，２５の無線感度を向上させることができる。

アンテナ２４，２５は、例えばモノポール素子によって構成する。これにより、アンテナ２４，２５の小型化を図っている。また、アンテナ２４は、メインボード２０に実装された無線通信デバイス２７と給電線２８によって接続され、アンテナ２５は、無線通信デバイス２７と給電線２９によって接続されている。

アンテナ２５の給電点２５Ａは、図３に示すように、アンテナ２５の長手方向の中央よりも電極１８Ａの側に位置するように配置されている。図３に示すように、電極１８Ａとアンテナ２５とが、筐体１２の左辺に沿って、それぞれ並列配置されているため、給電点２５Ａを電極１８Ａ側に配置することで、モノポール素子の端部２５Ｂ（開放端）の向きが、電極１８Ａが配置された位置に対して逆向きとなる。

従って、例えば図１に示すように、ユーザが手１６を電極１８Ａに接触させるようにして、タブレットコンピュータ１０を保持した場合に、手１６がアンテナ２５の一部を覆うとしても、アンテナ２５の給電点２５Ａ側を覆うことになる。すなわち、モノポール素子の端部２５Ｂ（開放端）側が手１６によって覆われにくいので、生体情報を計測する際のユーザの手１６による影響を最小限にして、良好な無線通信品質を確保することができる。

図４は、図２に示すＡ−Ａ線における側面断面図の一例を示す図である。図４は、電極１８Ａとアンテナ２５との位置関係を示している。

図４に示すように、電極１８Ａは、筐体１２の裏面に設けられており、アンテナ２５は、筐体１２の内部に収容されている。電極１８Ａとアンテナ２５とが配置される筐体１２の辺の長さが十分に長い場合には、図４に示すように、上下方向で重複しない位置にそれぞれ配置することができる。電極１８Ａは、アンテナ２５による電波の送受信に影響を与えるので、可能な限り離して設置することが望ましい。

一方、筐体１２のサイズが小さい場合には、電極１８Ａとアンテナ２５とを配置する場所が制限されるため、電極１８Ａとアンテナ２５とが上下方向で重複する位置に配置せざるを得ない場合がある。

図５は、筐体１２のサイズが小さい場合のタブレットコンピュータ１０の側面断面図の一例を示す図である。図５に示すように、電極１８Ａとアンテナ２５とが上下方向で一部で重複したとしても、図３に示すように、アンテナ２５の給電点２５Ａを電極１８Ａ側に配置することにより、電極１８Ａがアンテナ２５に重複することによる電波の送受信の影響を低減することができる。同様に、ユーザが手１６を電極１８Ａに接触させることにより、手１６がアンテナ２５の一部を覆うとしても、モノポール素子の先端（開放端）側が覆われることがないので、安定した無線通信が可能な通信品質を維持することができる。

図６は、アンテナ２４，２５の配置関係を説明するための図である。
図３では、アンテナ２４，２５を筐体１２の左角に寄せて配置すると説明しているが、図６では、さらにアンテナ２４のモノポール素子の配置を示している。図６では、アンテナ２４の給電点２４Ａを筐体１２の左角側に配置している。アンテナ２４は、筐体１２の上辺に沿って配置されているため、給電点２４Ａを筐体１２の左角側にすることで、アンテナ２４のモノポール素子の端部２４Ｂが、アンテナ２５のモノポール素子の端部２５Ｂと離れた位置となる。すなわち、アンテナ２４の給電点２４Ａを、アンテナ２４の長手方向の中央よりもアンテナ２５の先端部２５Ｂ側となるように配置する。また、アンテナ２４のモノポール素子の端部２４Ｂの方向と、アンテナ２５のモノポール素子の端部２５Ｂの方向とが異なる。

これにより、図６に示すように、アンテナ２４，２５を筐体１２の左角に近接させたとしても、アンテナ２４とアンテナ２５とのアイソレーションが高くなり、アンテナ間の干渉が抑えられ、無線通信の性能を向上させることができる。

なお、図１〜図６に示す構成では、電極１８Ａ，１８Ｂを筐体１２の裏面に配置する構成としているが、筐体１２の表面や側面に配置することも可能である。さらには、筐体１２の表面、側面、裏面まで連続する形状の電極を配置しても良い。好ましくは、ユーザが特殊な持ち方をすることなく、図１に示すように、自然な持ち方でタブレットコンピュータ１０をユーザが保持した場合に、手１６が接触する筐体１２の表面に電極１８Ａ，１８Ｂが設けられていれば良い。

また、図３では、バッテリ２２を矩形状とし、筐体１２の角に寄せて配置する構成としているため、バッテリ２２が配置された位置に合わせて、アンテナ２４，２５を寄せて配置することで、結果的にアンテナ２４，２５をメインボード２０から離すようにしている。従って、バッテリ２２の形状と筐体１２に収容される範囲が異なれば、バッテリ２２の位置に応じて、アンテナ２４，２５の配置を決定することができる。

例えば、バッテリ２２の形状を、筐体１２の長辺に沿って、２つの短辺間に渡って収容されるサイズの矩形とする。この場合、バッテリ２２は、筐体１２の１つの長辺側に寄せて収納し、例えば電極１８Ａと２つのアンテナ２４，２５とを、バッテリ２２が収容された側の同じ長辺に沿って１列に配置する。

電極１８Ａを１つの角に寄せて配置した場合、電極１８Ａと隣接して配置する例えばアンテナ２５は、給電点２５Ａが電極１８Ａ側となるように配置する。また、アンテナ２４は、給電点２４Ａがアンテナ２５の端部２５Ｂ側（電極１８Ａ側）となるように配置する。

また、同じ長辺に沿って１列に電極１８Ａと２つのアンテナ２４，２５とを配置する場合、アンテナ２４，２５の間に電極１８Ａを配置するようにしても良い。この場合、アンテナ２４，２５は、それぞれの給電点２４Ａ，２５Ａが電極１８Ａ側となるように配置する。

これにより、メインボード２０からアンテナ２４，２５を離れた位置に配置することにより、メインボード２０から放射される信号（高周波ノイズ）の影響を低減すると共に、アンテナ２４とアンテナ２５との干渉を低減して、無線感度を向上させることができる。

なお、前述した説明では、アンテナ２４，２５は、モノポール素子により構成するとしているが、例えば折り返しダイポール素子により実現することも可能である。折り返しダイポール素子を用いた場合、折り返し部分を素子の先端とし、前述したように、モノポール素子を使用した場合と同様にして配置する。

また、電極１８Ａ，１８Ｂを用いた生体情報の検出を安定化させるため、電極１８Ａの近くに配置されるアンテナ２５を主に受信用（サブアンテナ）として使用し、アンテナ２５よりも遠くに配置されるアンテナ２４を送受信用（メインアンテナ）として使用することが望ましい。すなわち、電極１８Ａ，１８Ｂにより検出される信号が、アンテナ２４，２５から出力される電波により影響が受けにくいようにする。

図７は、実施形態におけるタブレットコンピュータ１０のシステム構成を示す図である。
タブレットコンピュータ１０は、図７に示すように、ＣＰＵ１０１、システムコントローラ１０２、メインメモリ１０３、グラフィクスコントローラ１０５、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１０５、不揮発性メモリ１０６、無線通信デバイス２７、エンベデッドコントローラ（ＥＣ）１０８、測定デバイス１０９等を備える。

ＣＰＵ１０１は、タブレットコンピュータ１０内の各種モジュールの動作を制御するプロセッサである。ＣＰＵ１０１は、ストレージデバイスである不揮発性メモリ１０６からメインメモリ１０３にロードされる各種プログラムを実行する。これらプログラムには、オペレーティングシステム（ＯＳ）２０１、及び各種アプリケーションプログラムが含まれている。アプリケーションプログラムには、無線制御プログラム２０２、生体情報管理プログラム２０３などが含まれている。

無線制御プログラム２０２は、ＣＰＵ１０１の制御のもとで、無線通信デバイス２７を通じてアンテナ２４，２５から出力される無線通信用の電波の送受信を制御する。無線制御プログラム２０２は、例えばアンテナ２４，２５に人体が近接したことが検出された場合に、アンテナ２４，２５から出力する電波の輻射による人体への影響を低減するため、電波の出力を低下させる制御をする機能を有する。生体情報管理プログラム２０３は、測定デバイス１０９によって検出される生体情報を処理する機能を有する。
また、ＣＰＵ１０１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１０５に格納された基本入出力システム（ＢＩＯＳ）も実行する。

システムコントローラ１０２は、ＣＰＵ１０１のローカルバスと各種コンポーネントとの間を接続するデバイスである。システムコントローラ１０２には、メインメモリ１０３をアクセス制御するメモリコントローラも内蔵されている。また、システムコントローラ１０２は、シリアルバスなどを介してグラフィクスコントローラ１０４との通信を実行する機能も有している。

グラフィクスコントローラ１０４は、タブレットコンピュータ１０のディスプレイモニタとして使用されるＬＣＤ１４Ａを制御する表示コントローラである。グラフィクスコントローラ１０４によって生成される表示信号はＬＣＤ１４Ａに送られる。ＬＣＤ１４Ａは、表示信号に基づいて画面イメージを表示する。ＬＣＤ１４Ａ上にはタッチパネル１４Ｂ及びデジタイザ１４Ｃが配置されている。タッチパネル１４Ｂは、ＬＣＤ１４Ａの画面上で入力を行うための静電容量式のポインティングデバイスである。指が接触される画面上の接触位置及び接触位置の動き等はタッチパネル１４Ｂによって検出される。デジタイザ１４ＣはＬＣＤ１４Ａの画面上で入力を行うための電磁誘導式のポインティングデバイスである。ペン１００が接触される画面上の接触位置及び接触位置の動き等はデジタイザ１４Ｃによって検出される。

無線通信デバイス２７は、３Ｇ移動通信や無線ＬＡＮなどの無線通信を実行するように構成されたデバイスである。無線通信デバイス２７は、アンテナ２４，２５を通じて無線通信用の電波を送受信するもので、ＣＰＵ１０１（無線制御プログラム２０２）の制御に応じて、送信する電波の強度を制御する機能を有する。

ＥＣ１０８は、電力管理のためのエンベデッドコントローラを含むワンチップマイクロコンピュータである。ＥＣ１０８は、ユーザによるパワーボタンの操作に応じてタブレットコンピュータ１０を電源オンまたは電源オフする機能を有している。

測定デバイス１０９は、電極１８Ａ，１８Ｂの少なくとも一方から入力される信号をもとに生体情報を検出する。測定デバイス１０９は、検出対象とする生体情報の種類に応じて、生体情報を検知するための信号を電極１８Ａ，１８Ｂを用いて入力する。例えば、測定デバイス１０９は、電極１８Ｂを微弱な電気信号を送信するための送信用電極として使用し、電極１８Ａを受信用電極として使用する。測定デバイス１０９は、電極１８Ａ（あるいは電極１８Ｂ）を通じて入力されるアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換して、生体情報を示すデータを生成する。

また、測定デバイス１０９は、例えば電極１８Ａを、人体（手１６など）が近接したことを検出するための近接センサ用に使用する。測定デバイス１０９は、電極１８Ａに人体が接触した状態でなくても、近接されることにより電気信号を電極１８Ａから入力することができる。測定デバイス１０９は、電極１８Ａからの信号をもとに生成したデータを、人体が近接したことを検知するためのデータとして出力する。

次に、実施形態のタブレットコンピュータ１０の動作の一例について説明する。
実施形態のタブレットコンピュータ１０は、例えば電極１８Ａ，１８Ｂを通じて検出される生体情報を、ネットワーク（図示せず）を介して接続されるデータサーバに送信して、ユーザ別に管理させるものとする。すなわち、タブレットコンピュータ１０は、生体情報管理プログラム２０３の制御により電極１８Ａ，１８Ｂを用いて生体情報を検出し、無線通信を介して基地局等に接続して、データサーバに生体情報を送信する。

従って、タブレットコンピュータ１０は、例えば図１に示すように、ユーザがタブレットコンピュータ１０を手１６に保持して、電極１８Ａ，１８Ｂに接触している状態において、アンテナ２４，２５から無線通信用の電波を送受信する必要がある。

測定デバイス１０９は、ユーザがタブレットコンピュータ１０を保持するために、手１６を電極１８Ａに近づけると、電極１８Ａから入力される信号をもとに、近接センサ用のデータを生成して出力する。ＣＰＵ１０１は、測定デバイス１０９から出力されるデータが、予め設定されたレベル、すなわち電極１８Ａに人体（手１６）が近接されていることを示すレベルを示す場合に、無線制御プログラム２０２の機能によりアンテナ２４，２５から輻射する電波の強度を下げる。

また、ＣＰＵ１０１は、測定デバイス１０９によって、電極１８Ａ，１８Ｂから入力される信号をもとに生体情報が検出されると、この生体情報を無線通信デバイス２７を通じて送信する。

アンテナ２５は、電極１８Ａと近接して配置されているが、電極１８Ａの部分が手１６によって保持されていても、図３及び図６に示すように、アンテナ２５の給電点２５Ａが電極１８Ａの側に配置されているため、通信性能が劣化することがない。

従って、本実施形態におけるタブレットコンピュータ１０では、電極１８Ａ，１８Ｂを用いて生体情報を検出すると同時に、良好な無線通信性能を実現することができ、通信を途切れさせることなく生体情報をデータサーバに送信することができる。

なお、前述した説明では、タブレットコンピュータ１０を例えばスレートコンピュータとして実現しているが、例えばタッチスクリーンディスプレイ（あるいはディスプレイ）が収容された第１筐体と、キーボード等が収納された第２筐体とを、回動可能に結合機構により結合した構成のコンピュータに適用することができる。このコンピュータは、第１筐体と第２筐体とを重ね合わせた状態から、第１筐体と第２筐体との間を開放した状態に変化させることができる。このコンピュータでは、例えば第１筐体の外周辺に沿って、無線通信用のアンテナを配置し、第２筐体に生体情報を検出するための電極を配置する。そして、例えば、第１筐体に設けられたタッチスクリーンディスプレイを外部に露出させる向きで、第１筐体と第２筐体とを重ね合わせた場合に、電極とアンテナとが、図６に示すような配置となるようにする。また、第２筐体にバッテリとメインボードが収納されている場合には、バッテリとアンテナとの位置関係も、図６に示す配置と同じとなるようにする。これにより、前述したタブレットコンピュータ１０と同様の効果を得ることが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…タブレットコンピュータ、１２…筐体１２、１４…タッチスクリーンディスプレイ、１８Ａ，１８Ｂ…電極、２０…メインボード、２２…バッテリ２２、２４，２５…アンテナ、２８，２９…給電線、１０１…ＣＰＵ、１０７…無線通信デバイス、１０９…測定デバイス、２０２…無線制御プログラム、２０３…生体情報管理プログラム。

Claims (7)

1. 生体情報を検出するための第１の電極と、
   第１のアンテナとを有する電子機器であって、
   前記第１の電極と前記第１のアンテナとを前記電子機器の筐体の１辺に沿って配置し、
   前記第１のアンテナの給電位置を、前記第１のアンテナの長手方向の中央よりも前記第１の電極側に配置する電子機器。
2. 前記第１のアンテナの端部の向きが前記第１の電極が配置された位置に対して逆向きとなるように前記第１のアンテナを配置する請求項１記載の電子機器。
3. 前記第１のアンテナが配置された位置の近くの前記筐体内に、バッテリを配置する請求項１記載の電子機器。
4. 第２のアンテナをさらに有し、
   前記第２のアンテナの給電位置を、前記第２のアンテナの長手方向の中央よりも前記前記第１のアンテナの先端部側に配置する請求項１記載の電子機器。
5. 前記筐体の第１辺に前記第１のアンテナを配置し、前記第１辺と角を形成する第２辺に前記第２のアンテナを配置する請求項４記載の電子機器。
6. 前記第１の電極から検出される信号をもとに、前記第１のアンテナから出力する電波の強度を制御する制御手段をさらに有する請求項１記載の電子機器。
7. 生体情報を検出するための第２の電極を、前記第１の電極が配置された辺と異なる辺に設ける請求項１記載の電子機器。

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