JPWO2017098951A1 - 送受信装置、および送受信方法、並びにプログラム - Google Patents

Abstract

本開示は、人体通信における伝送特性を送受信のいずれでも向上することができるようにする送受信装置、および送受信方法、並びにプログラムに関する。人体通信に用いられる送受信装置において、通信媒体となる人体に接触する人体側電極、人体側ではなく、空間側に設けられた空間側電極、および、回路が設けられた回路基板からなる３枚の電極から構成されるものとする。このとき、送信時には、伝送特性が優位とされる３極の電極構成とするように、空間側電極と回路基板間のスイッチをオフにして、それぞれを独立した電極として機能させる。一方、受信時には、空間側電極と回路基板間のスイッチをオンにして電気的にショートさせ、伝送特性が優位とされる２極の電極構成とするように機能させる。本開示は、人体通信装置に適用することができる。

Description

本開示は、送受信装置、および送受信方法、並びにプログラムに関し、特に、人体通信における伝送特性を向上できるようにした送受信装置、および送受信方法、並びにプログラムに関する。

BAN（Body Area Network）と呼ばれる人体通信網を介した、一般に人体通信と呼ばれる通信技術が一般に普及しつつある（例えば、特許文献１参照）。

BANは、人体の表面や内部に置いたセンサなどの情報をワイヤレスで収集することを想定した無線ネットワークである。

特開２００６−３２４７７４号公報

ところで、人体通信で使用される送受信装置の電極構成は、２極の構成と、３極の構成とに大別される。

この２極の構成と、３極の構成とでは、送信時と受信時とで伝送特性の優位性が変化する。

すなわち、送信時においては、３極の構成である方が、２極の構成よりも有利な構成となるが、受信時においては、２極の構成である方が、３極の構成よりも有利な構成となる。

本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、特に、人体通信における送受信装置の構成において、送信時および受信時のいずれにおいても伝送特性を有利な構成とすることで、伝送特性を向上させるものである。

本開示の一側面の情報処理装置は、人体を通信媒体とした、信号の送信時に使用する３極の電極と、前記人体を通信媒体とした、前記信号の受信時に使用する２極の電極と、前記信号の送信時に前記３極の電極を機能させ、前記信号の受信時に前記２極の電極を機能させるように切り替える切り替え部とを含む送受信装置である。

前記切り替え部には、前記信号の送信時に、前記３極の電極を機能させ、かつ、前記２極の電極を機能させないように切り替えさせ、前記信号の受信時に、前記３極の電極を機能させないように、かつ、前記２極の電極を機能させるように切り替えるようにさせることができる。

前記３極の電極には、差動出力により信号を送信する送信ドライバの一方に接続される電極と他方に接続される電極とを含ませるようにすることができ、前記２極の電極には、受信する信号を増幅する増幅部の入力に接続される電極を含ませるようにすることができる。

前記３極の電極、および前記２極の電極には、通信媒体である人体に接触する人体側電極と、空間側に設けられた空間側電極と、回路が設けられた回路基板の電極として機能するGndパターンを有する回路基板Gndとを含ませるようにすることができる。

前記３極の電極には、前記人体側電極、前記空間側電極、および前記回路基板Gndを独立して含ませるようにすることができ、前記２極の電極には、前記人体側電極と、前記空間側電極および前記回路基板Gndとが一体となった電極とを含ませるようにすることができる。

前記切り替え部には、前記空間側電極、および前記回路基板Gndを電気的に接触、または、非接触に切り替えさせ、前記送信時には、前記切り替え部が、前記空間側電極、および前記回路基板Gndを電気的に非接触状態とさせることにより、前記人体側電極、前記空間側電極、および前記回路基板Gndを独立した３極の電極構成とすることで、前記３極の電極を機能させ、前記受信時には、前記切り替え部が、前記空間側電極、および前記回路基板Gndを電気的に接触状態とさせることにより、前記空間側電極および前記回路基板Gndを一体とした電極構成とすることで、前記２極の電極構成とすることで、前記２極の電極を機能させるようにすることができる。

前記人体側電極と前記空間側電極との間には、所定のインピーダンスが設けられるようにすることができる。

本開示の一側面の送受信方法は、人体を通信媒体とした、信号の送信時に使用する３極の電極と、前記人体を通信媒体とした、前記信号の受信時に使用する２極の電極とを含む送受信装置の送受信方法であって、前記信号の送信時に前記３極の電極を機能させ、前記信号の受信時に前記２極の電極を機能させるように切り替える送受信方法である。

本開示の一側面のプログラムは、人体を通信媒体とした、信号の送信時に使用する３極の電極と、前記人体を通信媒体とした、前記信号の受信時に使用する２極の電極とを含む送受信装置を制御するコンピュータを、前記信号の送信時に前記３極の電極を機能させ、前記信号の受信時に前記２極の電極を機能させるように切り替える切り替え部として機能させるプログラムである。

本開示の一側面においては、人体を通信媒体とした、信号の送信時には、３極の電極が機能し、前記人体を通信媒体とした、前記信号の受信時には、２極の電極が機能するように切り替えられる。

本開示の一側面によれば、人体通信における送受信時の伝送特性を向上させることが可能となる。

従来の送受信装置の構成を説明する図である。 図１の送受信装置における２極構成と３極構成とを説明する図である。 本開示の送受信装置の外観を説明する外観斜視図である。 図３の送受信装置の側面断面図である。 図３の送受信装置の等価回路を説明するブロック図である。 図５の送受信装置の送信時の動作を説明する図である。 図５の送受信装置における送信時の３極構成の２極構成に対する優位性を説明する図である。 図５の送受信装置における受信時の２極構成の３極構成に対する優位性を説明する図である。 図５の送受信装置による送受信処理を説明するフローチャートである。 図３の送受信装置の第１の変形例を説明する図である。 図１０の送受信装置の送信時の動作を説明する図である。 図１０の送受信装置の受信時の動作を説明する図である。 図３の送受信装置の第２の変形例を説明する図である。 図１３の送受信装置の送信時の動作を説明する図である。 図１３の送受信装置の受信時の動作を説明する図である。 汎用のパーソナルコンピュータの構成例を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜従来の人体通信を利用した通信システム＞
図１は、本開示の技術を適用した人体通信を利用した通信システムの一実施の形態に係る構成例を示す図である。

図１において、通信システム１１は、送信装置３１、受信装置３２、および通信媒体３３により構成され、送信装置３１と受信装置３２とが通信媒体３３を介して信号を送受信するシステムである。つまり、通信システム１１において、送信装置３１より送信された信号は、通信媒体３３を介して伝送され、受信装置３２により受信される。

送信装置３１は、送信基準電極５１、送信信号電極５２、および送信部５３を有している。送信信号電極５２は、通信媒体３３を介して伝送させる信号を送信するために設けられた電極対の一方の電極であり、その電極対の他方の電極である送信基準電極５１よりも通信媒体３３に対して静電結合が強くなるように設けられる。送信部５３は、送信信号電極５２と送信基準電極５１との間に設けられ、これらの電極間に受信装置３２へ伝達したい電気信号（電位差）を与える。

受信装置３２は、受信基準電極７１、受信信号電極７２、および受信部７３を有している。受信信号電極７２は、通信媒体３３を介して伝送される信号を受信するために設けられた電極対の一方の電極であり、その電極対の他方の電極である受信基準電極７１よりも通信媒体３３に対して静電結合が強くなるように設けられる。受信部７３は、受信信号電極７２と受信基準電極７１との間に設けられ、通信媒体３３を介して伝送される信号によってこれらの電極間に生じた電気信号（電位差）を検知し、その電気信号を所望の電気信号に変換し、送信装置３１の送信部５３で生成された電気信号を復元する。

通信媒体３３は、電気信号を伝達可能な物理的特性を有する物質、例えば、導電体や誘電体等により構成される。例えば、通信媒体３３は、銅、鉄、またはアルミ等の金属に代表される導電体、純水、ゴム、ガラス等に代表される誘電体、または、これらの複合体である生体等や、食塩水等の電解液のように、導体としての性質と誘電体としての性質を併せ持つ素材により構成される。また、この通信媒体３３の形状はどのようなものであってもよく、例えば、線状、板状、球状、角柱、または円柱等であってもよく、さらにこれら以外の任意の形状であってもよい。

このような構成により、送信装置３１の送信信号電極５２より通信媒体３３である人体を経由して、受信装置３２の受信信号電極７２に微弱な電流が流れる。この信号が流れる経路を人体側経路と称するものとする。

また、人体側経路で送信装置３１から受信装置３２に流れた信号電流は、同じ量が受信装置３２から送信装置３１に戻る。通信媒体３３である人体からみて離れた位置に設けられた受信基準電極７１より、周辺空間の電界を変化せて、送信基準電極５１により電気信号を伝達させる。この経路を空間側経路と称するものとする。

＜送信装置および受信装置の構成＞
送信装置３１および受信装置３２は、大きく２種類の構成が提案されており、一方が、図２の上段で示されるような２極構成であり、他方が、図２の下段で示されるような３極構成である。

２極構成では、送信装置３１が、電気信号を発生する送信部５３より送信信号電極５２を構成する電極と、送信基準電極５１に対応する電極とから構成される。また、２極構成では、受信装置３２が、電気信号を受信する受信部７３より受信信号電極７２を構成する電極と、受信基準電極７１に対応する電極とから構成される。

これに対して、３極構成では、送信装置３１が、電気信号を発生する送信部５３より送信信号電極５２を構成する電極、および、送信基準電極５１に対応する電極に加えて、回路基板９１からなる電極を加えた構成とされている。また、受信装置３２が、電気信号を受信する受信部７３より受信信号電極７２を構成する電極、および受信基準電極７１に対応する電極に加えて、回路基板１０１からなる電極を加えた構成とされている。

この２極構成と３極構成とにおいては、通信特性が異なり、送信時と受信時とにおける優位性が異なる。すなわち、送信時においては、３極構成である方が、２極構成よりも有利な通信特性となるが、受信時においては、２極構成である方が、３極構成よりも有利な通信特性となる。

このようなことから、いずれか一方の構成を採用すると、送信時、または、受信時のいずれかで有利な通信特性を得ることができるが、同時に、そのいずれかにおいて、有利な通信特性を得ることができない。

＜本開示の送受信装置の構成例＞
そこで、本開示の送受信装置においては、送信時に３極構成となるように動作し、受信時に２極構成となるように動作させるものとした。

図３は、本開示の送信時に３極構成となるように動作し、受信時に２極構成となるように動作させるようにした送受信装置１１１の構成例を示したものである。

本開示の送受信装置１１１は、例えば、円盤状の外観構成とされており、図３の左上部における上面が人体からなる通信媒体３３に非接触の空間側電極１２１とされ、図３の左上部における下面が人体からなる通信媒体３３に接触する人体側電極１２２とされている。

さらに、図３の左下部からなる概略断面図で示されるように、空間側電極１２１と人体側電極１２２との間には、回路基板１３１が設けられている。尚、空間側電極１２１、人体側電極１２２、および、回路基板１３１は、それぞれ図２の送信装置３１における、送信基準電極５１、送信信号電極５２、および、回路基板９１であり、受信装置３２の受信基準電極７１、受信信号電極７２、および、回路基板１０１に対応するものである。

このため、例えば、図３の右部で示されるように、送受信装置１１１は、ベルト１１２に腕時計のように取り付けられることで、人体に装着されるウェアラブル端末として機能させることもできる。すなわち、この場合、ベルト１１２を使用して、送受信装置１１１を装着した場合、人体側電極１２２は、ベルト１１２を装着した人体の腕に接触した状態となり、その反対面となる空間側電極１２１は、空間にさらされた状態となる。

＜送受信装置の詳細な構成例＞
次に、図４の側面断面図を参照して、送受信装置１１１の詳細な構成について説明する。

図４においては、下部に通信媒体３３である人体が描かれており、その上に送受信装置１１１が載置された状態の側面断面が描かれている。

上から空間側電極１２１、バッテリ１３２、回路基板１３１、および人体側電極１２２の順序で構成されている。

回路基板１３１には、各種の基板搭載部品１３１ａが、はんだ等により接着されて搭載されている。図４においては、回路基板１３１における基板搭載部品１３１ａが搭載されている面の背面側に（図中の上側に）、送受信装置１１１を駆動するための電力を供給するバッテリ１３２が搭載されており、図４においては、図中左部の配線により電気的に接続されていることが示されている。

また、回路基板１３１は、基板搭載部品１３１ａにより上述した送信部５３、および受信部７３に対応する構成が設けられている。

さらに、回路基板１３１においては、基板搭載部品１３１ａにより構成される送信部５３、および受信部７３が、空間側電極１２１、および人体側電極１２２と配線により電気的に接続されている。

尚、回路基板１３１は、通常、配線面が多層構造になっている。この多層構造となっている配線面のうち、少なくとも１面全体がGndとして使われ、その他の面も信号の配線以外はGndパターンが敷きつめられる。また、ＤＣ（直流）電源も太い線で配線されたり、大きな面積のパターンにされる。そのＤＣ電源は、交流的にはGndと同じ電位になっている。よって、回路基板１３１は、全面Gnd電位の電極と見なせる。そこで、以降においては、この回路基板１３１は、回路基板電極（回路基板Gnd）１３１とも称する。

＜図４の送受信装置により実現される機能＞
図５の機能ブロック図を参照して、図４の送受信装置１１１により実現される機能について説明する。

送受信装置１１１は、空間側電極１２１、人体側電極１２２、回路基板（回路基板電極（回路基板Ｇｎｄ））１３１、出力ドライバ１４１、受信入力アンプ（Amplifier）１４２、およびスイッチ（ＳＷ）１４３を備えている。

出力ドライバ（ＴＸ）１４１は、空間側電極１２１、人体側電極１２２、および回路基板１３１を利用して、差動出力により送信信号を空間側経路および人体側経路から出力する。

受信入力アンプ（ＲＸ）１４２は、空間側電極１２１、人体側電極１２２、および回路基板１３１を利用して受信信号を空間側経路および人体側経路から受信し、信号を増幅して出力する。

スイッチ（ＳＷ）１４３は、電気的に空間側電極１２１と回路基板１３１とを接続する、または、絶縁する。より詳細には、スイッチ１４３は、送信時においてオフとなり、空間側電極１２１と回路基板１３１とを絶縁し、送受信装置１１１を、空間側電極１２１、人体側電極１２２、および回路基板１３１の３極構成とする。また、スイッチ１４３は、受信時においてオンとなり、空間側電極１２１と回路基板１３１とを電気的に接続し、送受信装置１１１を、人体側電極１２２と、空間側電極１２１および回路基板１３１を一体とした電極との２極構成とする。

送受信装置１１１は、スイッチ１４３をオンまたはオフのいずれかに切り替えることにより、３極構成、または２極構成のいずれかに切り替えて、送信時、および受信時のそれぞれの伝送特性を優位にしている。

＜送信時における３極構成の動作＞
次に、図６を参照して、送信時における３極構成の動作について説明する。

図６の中央上部は、空間側電極１２１、人体側電極１２２、および回路基板１３１の構成だけを抜き出した側面断面を示している。また、図６の中央下部は、図６の中央上部の構成における等価回路を示している。すなわち、空間側電極１２１および回路基板１３１間には送信ドライバ１４１ａが設けられており、人体側電極１２２および回路基板１３１間には送信ドライバ１４１ｂが設けられている。

この送信ドライバ１４１ａ，１４１ｂは、図６の左下部で示されるように、回路基板１３１をグランドGndとしたとき、それぞれ極性が異なるドライバである。したがって、それぞれの出力信号は、図６の左上部で示されるように、逆位相の同一の電圧ｖの波形となり、これが差動出力となる。尚、図６の左上部においては、上から、空間側電極１２１の電位、グランドGndである回路基板１３１の電位、人体側電極１２２の電位である。

このような構成であるため、伝送媒体３３である人体側を基準電圧としてみると、図６の右下部で示されるように、回路基板１３１の電位と、空間側電極１２１の電位とは、同位相になる。さらに、図６の右上部で示されるように、空間側電極１２１の電位は、図６の左上部における場合と比較して、２倍の電圧２ｖとなり、送信時の伝送特性として優位となる。

＜送信時の３極構成の２極構成に対する優位性＞
次に、送信時の３極構成の２極構成に対する優位性について説明する。

空間側電極１２１、人体側電極１２２、および回路基板１３１を２極構成とする場合、３種類の構成が考えられる。

すなわち、図７の右上部で示されるように、回路基板１３１と人体側電極１２２のみで構成する例、図７の右中部で示されるように、回路基板１３１と空間側電極１２１のみで構成する例、並びに、図７の右下部で示されるように、スイッチ１４３をオンにして回路基板１３１と空間側電極１２１とを短絡した１枚の電極とし、さらに、人体側電極１２２とで２極構成とする３種類の例が考えられる。

しかしながら、右上部および右中部はいずれも３極構成と比べて、電極の面積が低減すると共に、最大出力電圧もｖにとどまる。また、右下部においては、電極面積は、３極構成と同一ではあるが、最大出力電圧がｖにとどまる。

したがって、いずれにおいても、図７の左部で示されるように、送信時には、３極構成の方が２極構成よりも優位である。

＜受信時の２極構成の３極構成に対する優位性＞
次に、受信時の２極構成の３極構成に対する優位性について説明する。

図８左部で示されるように、受信入力アンプ１４２の正入力端子へと信号を入力する空間側電極１２１のグランドGndである回路基板１３１からのインピーダンスと、受信入力アンプ１４２の負入力端子へと信号を入力する人体側電極１２２のグランドGndである回路基板１３１からのインピーダンスとは、いずれも等しい（＝ｚ／２）である。

このとき、スイッチ１４３がオフであり、回路基板（回路基板電極）１３１と空間側電極１２１が独立して３極構成である場合、回路基板１３１と人体側電極１２２間のインピーダンスは、空間側電極１２１と人体側電極１２２間のインピーダンスの半分（＝ｚ／２）になる。

一方、スイッチ１４３がオンになり、回路基板（回路基板電極）１３１と空間側電極１２１が短絡して２極構成である場合、回路基板１３１と人体側電極１２２間のインピーダンスは、空間側電極１２１と人体側電極１２２間のインピーダンスと同一のインピーダンス（＝ｚ）となる。

空間側経路のインピーダンスは、送受信の電極間の容量になる。受信信号レベルは、送信信号が、受信装置の入力インピーダンスと、空間経路のインピーダンスの比で減衰して決まるから、入力インピーダンスが大きいほど、ほぼ比例して受信信号も大きくなる。

このような構成により、波形（電極に何も接続されないときの波形レベルのイメージ）で示されるように、２極構成であるときの回路基板１３１の電位は、３極構成であるときの倍となる。

結果として、３極構成であるよりも、２極構成である方が、受信入力アンプ１４２の正入力端子への入力電圧が高くなるので、受信感度を向上させることが可能となる。

＜送受信処理＞
次に、図９のフローチャートを参照して、図５の送受信装置１１１の送受信処理について説明する。

ステップＳ１１において、回路基板１３１は、送信時であるか否かを判定する。ステップＳ１１において、送信時であるとみなされた場合、処理は、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、回路基板１３１は、スイッチ１４３をオフに制御することにより、空間側電極１２１と回路基板１３１とがそれぞれ独立した電極とされることにより、送受信装置１１１を３極構成で機能させる。このような動作により、送信時に優位とされる３極構成で機能させる。このような動作により、送信時に優位とされる３極構成で機能させることが可能となる。

尚、ステップＳ１１において、送信時ではないとみなされた場合、ステップＳ１２の処理はスキップされる。

ステップＳ１３において、回路基板１３１は、受信時であるか否かを判定する。ステップＳ１３において、受信時であるとみなされた場合、処理は、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、回路基板１３１は、スイッチ１４３をオンに制御することにより、空間側電極１２１と回路基板１３１とが一体とした電極とされることにより、送受信装置１１１を２極構成で機能させる。このような動作により、受信時に優位とされる２極構成で機能させることが可能となる。

尚、ステップＳ１３において、受信時ではないとみなされた場合、ステップＳ１４の処理はスキップされる。

ステップＳ１５において、回路基板１３１は、処理が終了か否かを判定し、終了ではない場合、処理は、ステップＳ１１に戻り、それ以降の処理が繰り返される。そして、ステップＳ１５において、終了であるとみなされた場合、処理は、終了する。

以上の処理により、送信時に優位とされる３極構成とし、受信時に優位とされる２極構成とすることにより、送信時、および受信時のそれぞれにおいて伝送特性を向上させることが可能となる。

＜第１の変形例＞
送受信装置１１１は、スイッチのオンおよびオフを切り替えることで、２極構成と３極構成とを切り替えられるようにした構成の一例であるが、２極構成と、３極構成とを切り替えられる構成であれば、他の構成であってもよいものであり、例えば、図１０で示されるような構成であってもよい。

尚、図１０の送受信装置１１１の構成において、図５の送受信装置１１１の構成と同一の機能を備えた構成については、同一の符号、および同一の名称を付しており、その説明については適宜省略するものとする。

すなわち、図１０の回路基板１３１は、LSI（Large Scale Integration）１５０より構成されている。LSI１５０は、ドライバ１４１ａ，１４１ｂ、受信入力アンプ（LNA：Low Noise Amplifier）１４２、スイッチ（ＳＷ）１５１乃至１５３、送信信号処理部１６１、および受信信号処理部１６２を備えている。

送信信号処理部１６１は、送信信号をドライバ１４１ａ，１４１ｂ、および、スイッチ（ＳＷ）１５１乃至１５３を制御して、空間側電極１２１、回路基板１３１、および人体側電極１２２の３極構成で送信する。

スイッチ１５１は、ドライバ１４１ａと空間側電極１２１との電気的な接続を切り替える。スイッチ１５２は、ドライバ１４１ｂと人体側電極１２２との電気的な接続を切り替える。スイッチ１５３は、受信入力アンプ１４２の空間側電極１２１を、回路基板１３１の電位である接地電位（ＧＮＤ）とするか否かを切り替える。

受信入力アンプ１４２の空間側電極１２１、および人体側電極１２２の入力端子の電位間には、インピーダンス（＝ｚ）１５４が設けられている。受信信号処理部１６２は、受信入力アンプ１４２の出力信号を信号処理する。

送信時には、図１１で示されるように、スイッチ１５１，１５２がオンとされ、スイッチ１５３がオフとされることにより、図中の太線で示される経路が通電し、送信信号処理部１６１より出力される信号が、空間側電極１２１、回路基板１３１、および人体側電極１２２からなる３極構成で送信される。

一方、受信時には、図１２で示されるように、スイッチ１５１，１５２がオフとされ、スイッチ１５３がオンとされることにより、図中の太線で示される経路が通電し、空間側電極１２１、および回路基板１３１が一体とした電極として構成され、人体側電極１２２と共に２極構成で送信されてくる信号が受信され、受信信号に応じて受信入力アンプ１４２より出力される信号が受信信号処理部１６２により処理される。

以上のように、図１０の送受信装置１１１においても、送信時には３極構成とされ、かつ、受信時には２極構成とされることにより、送信時、および受信時のいずれにおいても高い伝送特性とすることができる。

尚、図１０の送受信装置１１１における送受信処理についても、図９のフローチャートを参照して説明した処理と同一であるので、その説明は省略する。ただし、スイッチ１４３に代えて、スイッチ１５１乃至１５３の動作により３極構成および２極構成を切り替える。すなわち、送信時においては、スイッチ１５１，１５２をオンとして、スイッチ１５３をオフとすることで３極構成とし、受信時においては、スイッチ１５１，１５２をオフとして、スイッチ１５３をオンとすることで２極構成とする。

＜第２の変形例＞
また、送受信装置１１１は、例えば、以下の図１３で示されるような構成であってもよい。

尚、図１３の送受信装置１１１の構成において、図１０の送受信装置１１１の構成と同一の機能を備えた構成については、同一の符号、および同一の名称を付しており、その説明については適宜省略するものとする。

すなわち、図１３の送受信装置１１１において、図１０の送受信装置１１１と異なる点は、スイッチ１５３に代えて、スイッチ１７１を設け、受信入力アンプ１４２の人体側電極１２２からの入力端子と、回路基板１３１との間にインピーダンス（＝ｚ）１５４を設けた点である。

すなわち、スイッチ１７１は、空間側電極１２１を、回路基板１３１上に接地するか否かを切り替える。スイッチ１５１，１５２がオフとされ、スイッチ１７１がオンとされることで、空間側電極１２１が回路基板１３１上に接地されることにより、空間側電極１２１と回路基板１３１とが一体化されると共に、人体側電極１２２との間にインピーダンス１５４の関係が成立するので、２極構成とされる。

逆に、スイッチ１７１がオフとされて、スイッチ１５１，１５２がオンとされることにより、図１０における送受信装置１１１と同様に３極構成とされる。

すなわち、送信時には、図１４で示されるように、スイッチ１５１，１５２がオンとされ、スイッチ１７１がオフとされることにより、図中の太線で示される経路が通電し、送信信号処理部１６１より出力される信号が、空間側電極１２１、回路基板１３１、および人体側電極１２２からなる３極構成で送信される。

一方、受信時には、図１５で示されるように、スイッチ１５１，１５２がオフとされ、スイッチ１７１がオンとされることにより、図中の太線で示される経路が通電し、空間側電極１２１、および回路基板１３１が一体化した電極として構成され、人体側電極１２２と共に２極構成で送信されてくる信号が受信され、受信信号に応じて受信入力アンプ１４２より出力される信号が受信信号処理部１６２により処理される。

以上のように、図１３の送受信装置１１１においても、送信時には３極構成とされ、かつ、受信時には２極構成とされることにより、送信時、および受信時のいずれにおいても高い伝送特性とすることができる。

尚、図１３の送受信装置１１１における送受信処理についても、図９のフローチャートを参照して説明した処理と同一であるので、その説明は省略する。ただし、スイッチ１４３に代えて、スイッチ１５１，１５２，１７１の動作により３極構成および２極構成を切り替える。すなわち、送信時においては、スイッチ１５１，１５２をオンとして、スイッチ１７１をオフとすることで３極構成とし、受信時においては、スイッチ１５１，１５２をオフとして、スイッチ１７１をオンとすることで２極構成とする。

また、以上の送受信装置１１１においては、３極構成と２極構成とをスイッチのオンオフにより、３極構成として機能させ、２極構成としては機能させない状態、または、２極構成として機能させ、３極構成としては機能させない状態の、いずれかに切り替える例について説明してきたが、物理的に、３極構成の電極と、２極構成の電極とを、それぞれ個別に構成し、送信時には、３極構成の電極を利用して、受信時には２極構成の電極を利用するようにしてもよい。

さらに、送信信号処理部と３極構成の電極とからなる送信処理ブロックと、受信信号処理部と２極構成の電極とからなる送信処理ブロックとを、それぞれ個別に設けて、それぞれを同時に動作させるようにしてもよい。

以上の如く、本開示の人体通信における送受信装置によれば、送信時においても、受信時においても、高い伝送特性で送受信することが可能となる。

＜ソフトウェアにより実行させる例＞
ところで、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、記録媒体からインストールされる。

図１６は、汎用のパーソナルコンピュータの構成例を示している。このパーソナルコンピュータは、CPU(Central Processing Unit)１００１を内蔵している。CPU１００１にはバス１００４を介して、入出力インタ-フェイス１００５が接続されている。バス１００４には、ROM(Read Only Memory)１００２およびRAM(Random Access Memory)１００３が接続されている。

入出力インタ-フェイス１００５には、ユーザが操作コマンドを入力するキーボード、マウスなどの入力デバイスよりなる入力部１００６、処理操作画面や処理結果の画像を表示デバイスに出力する出力部１００７、プログラムや各種データを格納するハードディスクドライブなどよりなる記憶部１００８、LAN（Local Area Network）アダプタなどよりなり、インターネットに代表されるネットワークを介した通信処理を実行する通信部１００９が接続されている。また、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク（ＭＤ(Mini Disc)を含む）、もしくは半導体メモリなどのリムーバブルメディア１０１１に対してデータを読み書きするドライブ１０１０が接続されている。

CPU１００１は、ROM１００２に記憶されているプログラム、または磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリ等のリムーバブルメディア１０１１ら読み出されて記憶部１００８にインストールされ、記憶部１００８からRAM１００３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM１００３にはまた、CPU１００１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。

以上のように構成されるコンピュータでは、CPU１００１が、例えば、記憶部１００８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース１００５及びバス１００４を介して、RAM１００３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

コンピュータ（CPU１００１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア１０１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。

コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア１０１１をドライブ１０１０に装着することにより、入出力インタフェース１００５を介して、記憶部１００８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部１００９で受信し、記憶部１００８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM１００２や記憶部１００８に、あらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

また、本明細書において、システムとは、複数の構成要素（装置、モジュール（部品）等）の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、１つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている１つの装置は、いずれも、システムである。

なお、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

例えば、本開示は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。

また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。

さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。

尚、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
＜１＞ 人体を通信媒体とした、信号の送信時に使用する３極の電極と、
前記人体を通信媒体とした、前記信号の受信時に使用する２極の電極と、
前記信号の送信時に前記３極の電極を機能させ、前記信号の受信時に前記２極の電極を機能させるように切り替える切り替え部と
を含む送受信装置。
＜２＞ 前記切り替え部は、前記信号の送信時に、前記３極の電極を機能させ、かつ、前記２極の電極を機能させないように切り替え、前記信号の受信時に、前記３極の電極を機能させないように、かつ、前記２極の電極を機能させるように切り替える
＜１＞に記載の送受信装置。
＜３＞ 前記３極の電極は、差動出力により信号を送信する送信ドライバの一方に接続される電極と他方に接続される電極とを含み、
前記２極の電極は、受信する信号を増幅する増幅部の入力に接続される電極を含む
＜１＞に記載の送受信装置。
＜４＞ 前記３極の電極、および前記２極の電極は、
通信媒体である人体に接触する人体側電極と、
空間側に設けられた空間側電極と、
回路が設けられた回路基板の電極として機能するGndパターンを有する回路基板Gndとを含む
＜１＞に記載の送受信装置。
＜５＞ 前記３極の電極は、前記人体側電極、前記空間側電極、および前記回路基板Gndを独立して含み、
前記２極の電極は、前記人体側電極と、前記空間側電極および前記回路基板Gndが一体となった電極とを含む
＜４＞に記載の送受信装置。
＜６＞ 前記切り替え部は、前記空間側電極、および前記回路基板Gndを電気的に接触、または、非接触に切り替え、
前記送信時には、前記切り替え部が、前記空間側電極、および前記回路基板Gndを電気的に非接触状態とさせることにより、前記人体側電極、前記空間側電極、および前記回路基板Gndを独立した３極の電極構成とすることで、前記３極の電極を機能させ、
前記受信時には、前記切り替え部が、前記空間側電極、および前記回路基板Gndを電気的に接触状態とさせることにより、前記空間側電極および前記回路基板Gndを一体とした電極構成とすることで、前記２極の電極構成とすることで、前記２極の電極を機能させる
＜５＞に記載の送受信装置。
＜７＞ 前記人体側電極と前記空間側電極との間には、所定のインピーダンスが設けられている
＜４＞に記載の送受信装置。
＜８＞ 人体を通信媒体とした、信号の送信時に使用する３極の電極と、
前記人体を通信媒体とした、前記信号の受信時に使用する２極の電極とを含む送受信装置の送受信方法であって、
前記信号の送信時に前記３極の電極を機能させ、前記信号の受信時に前記２極の電極を機能させるように切り替えるステップを含む
送受信方法。
＜９＞ 人体を通信媒体とした、信号の送信時に使用する３極の電極と、
前記人体を通信媒体とした、前記信号の受信時に使用する２極の電極とを含む送受信装置を制御するコンピュータを、
前記信号の送信時に前記３極の電極を機能させ、前記信号の受信時に前記２極の電極を機能させるように切り替える切り替え部として機能させる
プログラム。

３３ 通信媒体（人体）， １１１ 送受信装置， １１２ ベルト， １２１ 空間側電極， １２２ 人体側電極， １３１ 回路基板， １３２ バッテリ， １４１，１４１ａ，１４１ｂ 出力ドライバ， １４２ 受信入力アンプ， １４３ スイッチ， １５１乃至１５３ スイッチ， １５４ インピーダンス， １６１ 送信信号処理部， １６２ 受信信号処理部， １７１ スイッチ

Claims (9)

1. 人体を通信媒体とした、信号の送信時に使用する３極の電極と、
   前記人体を通信媒体とした、前記信号の受信時に使用する２極の電極と、
   前記信号の送信時に前記３極の電極を機能させ、前記信号の受信時に前記２極の電極を機能させるように切り替える切り替え部と
   を含む送受信装置。
2. 前記切り替え部は、前記信号の送信時に、前記３極の電極を機能させ、かつ、前記２極の電極を機能させないように切り替え、前記信号の受信時に、前記３極の電極を機能させないように、かつ、前記２極の電極を機能させるように切り替える
   請求項１に記載の送受信装置。
3. 前記３極の電極は、差動出力により信号を送信する送信ドライバの一方に接続される電極と他方に接続される電極とを含み、
   前記２極の電極は、受信する信号を増幅する増幅部の入力に接続される電極を含む
   請求項１に記載の送受信装置。
4. 前記３極の電極、および前記２極の電極は、
   通信媒体である人体に接触する人体側電極と、
   空間側に設けられた空間側電極と、
   回路が設けられた回路基板の電極として機能するGndパターンを有する回路基板Gndとを含む
   請求項１に記載の送受信装置。
5. 前記３極の電極は、前記人体側電極、前記空間側電極、および前記回路基板Gndを独立して含み、
   前記２極の電極は、前記人体側電極と、前記空間側電極および前記回路基板Gndが一体となった電極とを含む
   請求項４に記載の送受信装置。
6. 前記切り替え部は、前記空間側電極、および前記回路基板Gndを電気的に接触、または、非接触に切り替え、
   前記送信時には、前記切り替え部が、前記空間側電極、および前記回路基板Gndを電気的に非接触状態とさせることにより、前記人体側電極、前記空間側電極、および前記回路基板Gndを独立した３極の電極構成とすることで、前記３極の電極を機能させ、
   前記受信時には、前記切り替え部が、前記空間側電極、および前記回路基板Gndを電気的に接触状態とさせることにより、前記空間側電極および前記回路基板Gndを一体とした電極構成とすることで、前記２極の電極構成とすることで、前記２極の電極を機能させる
   請求項５に記載の送受信装置。
7. 前記人体側電極と前記空間側電極との間には、所定のインピーダンスが設けられている
   請求項４に記載の送受信装置。
8. 人体を通信媒体とした、信号の送信時に使用する３極の電極と、
   前記人体を通信媒体とした、前記信号の受信時に使用する２極の電極とを含む送受信装置の送受信方法であって、
   前記信号の送信時に前記３極の電極を機能させ、前記信号の受信時に前記２極の電極を機能させるように切り替えるステップを含む
   送受信方法。
9. 人体を通信媒体とした、信号の送信時に使用する３極の電極と、
   前記人体を通信媒体とした、前記信号の受信時に使用する２極の電極とを含む送受信装置を制御するコンピュータを、
   前記信号の送信時に前記３極の電極を機能させ、前記信号の受信時に前記２極の電極を機能させるように切り替える切り替え部として機能させる
   プログラム。

Images