WO2022209185A1 - 電力送信機、電力送受信装置、人体通信装置、及び電力送受信システム - Google Patents

Abstract

本技術の一形態に係る電力送信機は、アンテナ部と、信号発生回路とを具備する。前記アンテナ部は、大地のグランドに接地していない人体に接触して用いられる第１のアンテナ導体と、前記人体に接触せず前記大地のグランドと容量結合する第２のアンテナ導体とを有する。前記信号発生回路は、前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体との間に交流の電力信号を印加する。

Description

電力送信機、電力送受信装置、人体通信装置、及び電力送受信システム

　本技術は、人体に装着されるデバイスに電力を供給する電力送信機、電力送受信装置、人体通信装置、及び電力送受信システムに関する。

　従来、人体を介して電力を取り込む技術が開発されている。例えば、特許文献１には、人体を介して空中を伝搬する電波のエネルギーを取り込む電源装置について記載されている。この電源装置には、人体に接触するためのアンテナ端子が設けられる。アンテナ端子が人体に接触することで、人体は仮想アンテナとして働くことになる。アンテナ端子から出力された交流波形の電力は、整合部によるインピーダンス整合を受けた後、整流部により整流されて直流波形の電力として２次電池や電気負荷に供給される（特許文献１の明細書段落［００２３］［００２６］［００７４］［００７８］図１３、図１４等）。

特開２００３－８８００５号公報

　このように人体を利用して電力を取り込むことで、例えば人体に装着される様々なデバイスを駆動することが可能となる。今後、このようなデバイスが広く普及するものと考えられ、人体を介して効率的に電力を供給する技術が求められている。

　以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、人体を介して効率的に電力を供給することが可能な電力送信機、電力送受信装置、人体通信装置、及び電力送受信システムを提供することにある。

　上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る電力送信機は、アンテナ部と、信号発生回路とを具備する。
　前記アンテナ部は、大地のグランドに接地していない人体に接触して用いられる第１のアンテナ導体と、前記人体に接触せず前記大地のグランドと容量結合する第２のアンテナ導体とを有する。
　前記信号発生回路は、前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体との間に交流の電力信号を印加する。

　この電力送信機では、人体が大地のグランドに接地していない状態で、人体に接触する第１のアンテナ導体と、人体に接触しない第２のアンテナ導体が設けられる。このうち、第２のアンテナ導体は、大地のグランドと容量結合する。このため、人体は交流の電力を伝送可能な導体となる。この状態で、各アンテナ導体に対して交流の電力信号が印加される。これにより、人体を介して効率的に電力を供給することが可能となる。

　前記第１のアンテナ導体は、金、銀、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、合金、導電性樹脂、導電性ゴムの少なくとも１つからなり、前記人体に接触する導体電極であってもよい。

　前記導体電極は、前記人体に接触する表面が樹脂コーティングされていてもよい。

　前記導体電極は、平面形状、ピン形状、半球形状、又は、凹凸形状の電極であってもよい。

　前記導体電極以外の前記人体と接触する部分が絶縁部材で構成された筐体に収容されてもよい。

　前記第２のアンテナ導体は、前記電力送信機の回路基板に設けられたグランドパターン、前記グランドパターンとは別に前記回路基板に設けられた他のパターン、又は、前記電力送信機が収容される筐体のうち前記人体と接触しない部分に設けられた導電部材のいずれか１つであってもよい。

　前記電力信号は、パルス信号又は正弦信号であってもよい。

　前記電力信号の周波数は、前記人体に電荷を誘起しやすい周波数に設定されてもよい。

　前記信号発生回路は、前記電力送信機による電力の伝送を制御する制御部から出力された制御信号に応じて前記電力信号を生成してもよい。

　前記制御信号は、前記電力信号のオン／オフを指定する信号、又は前記電力信号の周波数を指定する信号の少なくとも一方であってもよい。

　前記電力送信機は、前記人体に接触する携帯型の装置、又は、前記人体に接触する据え置き型の装置のいずれか一方に搭載されてもよい。

　本技術の一形態に係る電力送受信装置は、前記電力送信機を搭載し、電力受信機と、スイッチ回路とを具備する。
　前記電力受信機は、前記第１のアンテナ導体に接続される整流回路を有し、前記アンテナ部に生じる交流の電力を前記整流回路により整流して受信する。
　前記スイッチ回路は、前記信号発生回路及び前記整流回路のいずれか一方に、前記アンテナ部を切り替えて接続する。

　前記電力送受信装置は、さらに、前記整流回路により整流された電力を貯める蓄電素子を具備してもよい。この場合、前記信号発生回路は、前記蓄電素子を電力源として前記電力信号を生成してもよい。

　本技術の一形態に係る人体通信装置は、前記電力送信機を搭載し、通信部と、分離回路とを具備する。
　前記通信部は、前記アンテナ部に接続され人体通信を行う。
　前記分離回路は、前記アンテナ部と前記信号発生回路とを接続し前記人体通信の周波数よりも低い周波数の信号を通過させる第１の経路と、前記アンテナ部と前記通信部とを接続し前記人体通信の周波数の信号を通過させる第２の経路とを有する。
　前記信号発生回路は、前記前記人体通信の周波数よりも低い周波数の前記電力信号を生成する。

　本技術の一形態に係る電力送受信システムは、少なくとも１つの電力送信機と、少なくとも１つの電力受信機とを具備する。
　前記少なくとも１つの電力送信機は、大地のグランドに接地していない人体に接触させて用いる第１のアンテナ導体と、前記人体に接触せず前記大地のグランドと容量結合する第２のアンテナ導体とを有するアンテナ部と、前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体との間に交流の電力信号を印加する信号発生回路とを有する。
　前記少なくとも１つの電力受信機は、前記人体を介して前記電気信号に応じた電力を受信する。

　前記電力送受信システムは、さらに、前記少なくとも１つの電力送信機による電力の送信を制御する制御部を具備してもよい。

　前記制御部は、前記電力送信機又は前記電力受信機の少なくとも一方が搭載された装置の状況、又は、前記人体の状況に応じて、前記電力送信機から出力される前記電力信号のオン／オフを設定してもよい。

　前記制御部は、前記人体に誘起される電力波形のスペクトルに基づいて、前記電力信号の周波数を設定してもよい。

本技術の第１の実施形態に係る電力送受信システムの機能的な構成例を示すブロック図である。 電力送受信システムによる人体を介した電力の伝送を説明するための示す模式図である。 電力送信装置の平面構成及び断面構成の一例を示す模式図である。 回路基板の構成例を示す模式図である。 回路基板の他の構成例を示す模式図である。 電力受信装置の平面構成及び断面構成の一例を示す模式図である。 電力受信装置に搭載される整流回路の一例を示す回路図である。 送信側及び受信側のアンテナ部の動作を説明するための模式図である。 人体に励起される電力の波形を示すグラフである。 電力送受信装置の機能的な構成例を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る電力送受信システムの概要を示す模式図である。 人体通信を行う電力送信装置の機能的な構成例を示すブロック図である。 人体通信を行う電力受信装置の機能的な構成例を示すブロック図である。 人体通信を行う電力送受信装置の機能的な構成例を示すブロック図である。 人体通信を伴う電力送受信の適用例を示す模式図である。 第３の実施形態に係る電力送受信システムの構成例を示すブロック図である。 図１６に示す電力送受信システムの動作を示す模式図である。 電力送受信システムの適用例を示すブロック図である。 電力送受信システムの他の適用例を示すブロック図である。 電力送受信システムの他の適用例を示すブロック図である。 電力送受信システムの他の適用例を示すブロック図である。

　以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
　＜第１の実施形態＞
　［電力送受信システムの概要］
　図１は、本技術の第１の実施形態に係る電力送受信システム１００の機能的な構成例を示すブロック図である。
　電力送受信システム１００は、ユーザ１の人体２を介して電力の送信及び受信を行うシステムである。従って、このシステムでは、人体２は、電力の伝送媒体として機能する。
　電力送受信システム１００は、電力送信装置１０と、電力受信装置２０とを有する。電力送信装置１０は、人体２を介して電力を送信する電力送信機１１（電力送信ユニット）を備える装置である。また電力受信装置２０は、人体２を介して電力を受信する電力受信機２１（電力受信ユニット）を備える装置である。

　電力送信装置１０及び電力受信装置２０は、例えば、人体２に接触する携帯型の装置として構成される。例えばユーザ１が装着して使用するウェアラブルデバイス等のＵＩ（User Interface）装置に、電力送信機１１や電力受信機２１を組み込むことで、電力送信装置１０や電力受信装置２０が構成される。この他、例えば電力の送信や受信を行う専用の装置が用いられてもよい。

　電力送受信システム１００では、人体２が大地のグランド（大地グランド）に接地していない状態で、電力の送信及び受信が行われる。例えばユーザ１が靴を履いた状態で大地（地面や床面等）に立っているとする。この場合、人体２は大地グランドに接地しておらず、人体２の電位は大地グランドに対して電気的に浮いた状態となる。この場合、人体２に発生する電力が大地グランドに逃げるといった事態が回避され、電力の送信及び受信を効率的に行うことが可能となる。

　電力送受信システム１００に設けられる電力送信装置１０及び電力受信装置２０の数は限定されない。例えば、単一の電力送信装置１０に対して、複数の電力受信装置２０が用いられてもよい。また例えば、複数の電力送信装置１０に対して、単一の電力受信装置２０が用いられてもよい。もちろん、複数の電力送信装置１０及び複数の電力受信装置２０が用いられてもよい。このように、電力送受信システム１００は、少なくとも１つの電力送信装置１０（電力送信機１１）と、少なくとも１つの電力受信装置２０（電力受信機２１）とで構成される。

　また、電力送信装置１０及び電力受信装置２０は、ユーザ１の人体２に接触する装置であれば、その種類や形態等は限定されない。
　例えば電力送信装置１０が据え置き型の装置として構成され、電力受信装置２０が携帯型の装置として構成されてもよい。逆に、電力送信装置１０が携帯型の装置として構成され、電力受信装置２０が据え置き型の装置として構成されてもよい。いずれの場合であっても、ユーザ１が据え置き型の装置に接触することで、電力送信装置１０からの電力をユーザ１の人体２を介して電力受信装置２０に供給することが可能である。

　図１に示すように、電力送信装置１０は、アンテナ部１２と、信号発生回路１３と、電源部（図示省略）とを有する。
　アンテナ部１２は、人体２を介して電力を送信するための送信アンテナとして機能する。
　信号発生回路１３は、交流の電力信号を生成してアンテナ部１２に出力する。
　電源部は、信号発生回路１３を駆動する電力（電力信号の電力）を供給する。
　本実施形態では、アンテナ部１２及び信号発生回路１３により、電力送信機１１が構成される。
　この他、電力送信装置１０には、信号発生回路１３の動作を制御する制御ユニットや、他の装置と通信するための通信ユニット等が適宜設けられる。

　電力受信装置２０は、アンテナ部２２と、整流回路２３と、チャージャー２４と、蓄電素子２５と、負荷２６とを有する。
　アンテナ部２２は、人体２を介して電力を受信するための受信アンテナとして機能する。例えば、アンテナ部２２は、上記の電力信号に応じて人体２に発生する電力を受信する。またアンテナ部２２は、人体２の周辺空間にある電波や準静電界の電界エネルギーを電力として受信する。この点については、図８等を参照して後に詳しく説明する。
　整流回路２３は、アンテナ部２２に直接接続され、受信された交流の電力を整流する。
　本実施形態では、アンテナ部２２及び整流回路２３により、電力受信機２１が構成される。
　上記したように、電力受信機２１は、電力信号に応じた電力に加え、人体２の周辺に存在する電界のエネルギーを電力として取り出すことが可能である。すなわち、電力受信機２１は、周辺環境から電力を収穫するエナジーハーベスト（環境発電）を行うことが可能である。

　チャージャー２４は、整流回路２３から出力された直流の電力を蓄電素子２５に充電する。
　蓄電素子２５は、整流回路により整流された電力（アンテナ部２２が受信した電力）を貯める素子であり、必要に応じて電力を負荷２６に供給する。
　負荷２６は、蓄電素子２５の電力で駆動される回路や素子である。例えば、マイクロコンピュータ等の制御ユニットや、通信ユニット、各種のセンサ等が負荷２６として用いられる。

　図２は、電力送受信システム１００による人体２を介した電力の伝送を説明するための示す模式図である。図２には、電力送信機１１及び電力受信機２１の基本構成がそれぞれ模式的に図示されている。
　電力送信機１１のアンテナ部１２には、第１のアンテナ導体３１と、第２のアンテナ導体３２とが設けられる。第１のアンテナ導体３１は、大地グランドに接地していない人体２に接触して用いられる導体である。第２のアンテナ導体３２は、人体２に接触せず大地グランドと容量結合する導体である。

　電力送信機１１では、信号発生回路１３により、第１のアンテナ導体３１と第２のアンテナ導体３２との間に交流の電力信号が印加される。これにより、第１のアンテナ導体３１に接触する人体２に電荷が誘起される。このように人体２に電荷を誘起することで、人体２から電力信号に応じた交流の電力を取り出すことが可能となる。

　電力受信機２１のアンテナ部２２には、第３のアンテナ導体３３と、第４のアンテナ導体３４とが設けられる。第３のアンテナ導体３３は、大地グランドに接地していない人体２に接触して用いられる導体である。第４のアンテナ導体３４は、人体２に接触せず大地グランドと容量結合する導体である。第３のアンテナ導体３３及び第４のアンテナ導体３４は、電力送信機１１における第１のアンテナ導体３１及び第２のアンテナ導体３２にそれぞれ対応する。

　電力受信機２１では、アンテナ部２２（第３のアンテナ導体３３及び第４のアンテナ導体３４）により受信された交流の電力（電力信号に応じた電力や電界エネルギーの電力）が、整流回路２３に直接入力される。そして整流回路２３からは、直流に整流された電力が出力される。このように、電力受信機２１は、人体２を介して電気信号に応じた電力を受信する。

　図２には、電力送信機１１（電力送信装置１０）から人体２を介して電力受信機２１（電力受信装置２０）に供給される電力の流れが点線の太い矢印を用いて模式的に図示されている。このように、電力送受信システム１００では、電力信号による電力を意図的に送信することで、人体から取り出すことが可能な電力を増大させることが可能となる。これにより、電力受信機２１（電力受信装置２０）等の人体２に接触するデバイスに対して、人体２を介して効率的に電力を供給することが可能となる。
なお、人体２を介して送信された電力は、一定の経路を通って伝わるわけではなく、ユーザ１の全身に伝わることになる。このため、ユーザ１の人体２の任意の部位で、電力信号に応じた電力を受信することが可能である。

　以下、電力送信装置１０及び電力受信装置２０の各部の構成について具体的に説明する。

　［電力送信装置の構成］
　図３は、電力送信装置１０の平面構成及び断面構成の一例を示す模式図である。図３Ａ及び図３Ｂには、電力送信装置１０の平面図及び断面図が模式的に図示されている。また図３Ｃには、電力送信装置１０の他の構成例を示す断面図が模式的に図示されている。
　図３Ａ及び図３Ｂに示すように、電力送信装置１０は、導体電極４０と、誘電部４１と、導電ピン４２と、回路基板４３と、基板グランド４４と、回路部４５と、ケース４６とを有する。電力送信装置１０では、導体電極４０、誘電部４１、及び回路基板４３がこの順番で層状に設けられる。

　導体電極４０は、大地グランドに接地していない人体２に接触して用いられる導体であり、人体２と接触可能な位置に配置される。ここでは、ケース４６の表面から露出するように導体電極４０が配置される。導体電極４０は、図２を参照して説明した第１のアンテナ導体３１として機能する。

　導体電極４０としては、例えば金属を用いた電極が用いられる。導体電極４０に用いる金属としては、金、銀、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、合金等が用いられる。例えば金や銀を用いることで、低抵抗な電極を構成することが可能となる。またアルミニウム、銅、鉄、ニッケル等を用いることで導体電極４０のコストを抑えることが可能となる。またこれらの金属や他の金属との合金を用いることで、軽量な電極や、耐久性の高い電極等を適宜構成することが可能となる。
　また導体電極４０として、例えばカーボンや金属等が配合された導電性樹脂や導電性ゴム等が用いられてもよい。導電性樹脂を用いることで、例えば様々な形状の電極を容易に形成可能となる。また導電性ゴムを用いることで、弾性変形が可能な電極や密着性の高い電極等を構成することが可能となる。
　この他、導体電極４０の材質は限定されず、上記した材料を単体で用いてもよいし、各材料を組み合わせて電極が構成されてもよい。

　本実施形態では、薄い板状（パッチ状）の導体電極４０が用いられる。すなわち、導体電極４０は、平面形状の電極である。この場合、導体電極４０は、人体２に接触するパッチアンテナとして機能し、人体２と容量結合（図８等参照）する面積を十分に広くすることが可能となる。
　なお、導体電極４０の形状は限定されず、例えば電力送信装置１０の形状や、装着される人体２の部位等に合わせた形状が用いられてよい。例えば、導体電極４０として、平面形状の電極の他に、ピン形状、半球形状、又は、凹凸形状の電極等が用いられてもよい。

　また導体電極４０は、人体２に電極を構成する導体が直接接触するように構成されてもよいし、人体２に接触する表面が樹脂コーティングされていてもよい。導体電極４０のコーティングには、例えば防水・防滴といった耐水性や、紫外線等への耐候性のある樹脂が用いられる。これにより、電力送信装置１０が屋外やプール等で使用される場合等に、導体電極４０が腐食するといった事態が回避される。この他にも、ユーザ１が運動する場合に生じる汗や、湿気等から導体電極４０を保護することが可能となる。

　誘電部４１は、導体電極４０と、回路基板４３との間に設けられる板状の誘電体である。誘電部４１は、例えば導体電極４０の人体２が接触する表面とは反対側の表面に接するように配置される。誘電部４１を設けることで、例えば導体電極４０から人体２への電力の伝送効率を向上することが可能となる。
　なお、誘電部４１を設けないで、導体電極４０と回路基板４３との間に一定の空間を形成するようにしてもよい。
　導電ピン４２は、誘電部４１を貫通して、導体電極４０と、回路基板４３とを接続するピン形状の配線である。導電ピン４２の一方の端は、導体電極４０に接続され、他方の端は、回路基板４３の電極（接続点４７）に接続される。

　回路基板４３は、基板グランド４４と回路部４５とが設けられる基板である。図３Ｂに示す例では、回路基板４３の誘電部４１とは反対側の面に、基板グランド４４、回路部４５、及び接続点４７が形成される。接続点４７は、回路部４５と導体電極４０とを接続する電極である。導電ピン４２は、回路基板４３を貫通して接続点４７に半田付けされる。
　この他、回路基板４３の誘電部４１に向けられる面に、基板グランド４４や回路部４５等が形成されてもよい。また回路基板４３の両面に、基板グランド４４や回路部４５等が形成されてもよい。

　基板グランド４４は、回路基板４３におけるグランドとなる導体のパターン（グランドパターン）である。基板グランド４４としては、典型的には銅箔のグランドパターンが用いられる。
　基板グランド４４は、人体２に接触しないように、また大地グランドと容量結合するように構成される。例えば大地グランドと通電せず、大地グランドに対してシールドされていない導体は、大地グランドとの間の空間を介して大地グランドと容量的に結合する。基板グランド４４は、このような導体となるように構成される。

　図３Ｂに示す例では、基板グランド４４は、第２のアンテナ導体３２として機能する。すなわち、第２のアンテナ導体３２は、電力送信装置１０（電力送信機１１）の回路基板４３に設けられたグランドパターンにより構成される。
　また、上記した導体電極４０（第１のアンテナ導体３１）と基板グランド４４（第２のアンテナ導体３２）とにより、電力送信装置１０（電力送信機１１）のアンテナ部１２が構成される。

　回路部４５は、基板グランド４４と重ならないように設けられた各種の回路を含むユニットである。本実施形態では、回路部４５に信号発生回路１３が形成される。この他、信号発生回路１３の電源部や、信号発生回路１３を制御するための制御ユニットや、他の装置と通信する通信ユニット等が回路部４５に設けられてもよい。また電源部や他のユニットは、回路部４５とは別に設けられてもよい。

　信号発生回路１３は、上記したように導体電極４０（第１のアンテナ導体３１）と基板グランド４４（第２のアンテナ導体３２）との間に交流の電力信号を印加する。信号発生回路１３は、図示しない電源部により駆動され、所定の周期で電圧が変化する交流信号を生成する。
　電力信号としては、典型的には、パルス信号又は正弦信号が用いられる。この信号が電力信号として、アンテナ部１２を構成する各アンテナ導体に出力される。
　図３Ｂに示す例では、信号発生回路１３により、導体電極４０（第１のアンテナ導体３１）と基板グランド４４（第２のアンテナ導体３２）との間に交流の電力信号が印加される。

　信号発生回路１３としては、例えば直流の電力を交流に変換するＤＣ－ＡＣコンバータ等の交流電源回路が用いられる。また、信号発生回路１３は、例えば制御ユニットから出力された制御信号により、電力信号のオン／オフを切り替え可能なように構成されてもよい。また、電力信号の周波数を変更可能なように、信号発生回路１３が構成されてもよい。この他、交流の電力信号を出力可能な任意の回路が、信号発生回路１３として用いられてよい。

　ケース４６は、電力送信装置１０の筐体である。ケース４６には、アンテナ部１２及び信号発生回路１３により構成される電力送信機１１や、その他の基板や回路等が収容される。
　またケース４６は、導体電極４０以外の人体２と接触する部分が絶縁部材で構成される。従って、人体２と接触するために設けられた部分（導体電極４０）以外では、人体２と接触してもケース４６の本体は人体２と通電しない。絶縁部材としては、絶縁性の樹脂やゴム等の材料が用いられる。
　図３Ｂに示す例では、ケース４６は、人体２に接触する面に加え、ケースの側面や反対面も絶縁部材を用いて構成される。これにより、基板グランド４４（第２のアンテナ導体）がシールドされないため、大地グランドとの良好な容量結合を実現することが可能となる。

　図３Ｃに示す電力送信装置１０（電力送信機１１）では、図３Ｂとはケース４６の構成が異なる。ここでは、ケース４６として、ケース４６ａ及びケース４６ｂが用いられる。ケース４６ａは、導体電極４０が設けられる側を覆う筐体であり、絶縁部材を用いて構成される。ケース４６ｂは、導体電極４０が設けられる側とは反対側を覆う筐体であり、金属等の導電部材を用いて構成される。
　またケース４６ａ及びケース４６ｂは、ネジや篏合を用いた接続部４８を介して接続される。

　このように、図３Ｃでは、人体２と接触しない側が、導電性のあるケース４６ｂを用いて構成される。この場合、ケース４６ｂを第２のアンテナ導体３２として用いることが可能である。
　例えば、回路基板４３に設けられた基板グランド４４と、導電性のあるケース４６ｂとが、金属ワイヤー４９等を用いて電気的に接続される。すなわち、第２のアンテナ導体３２は、電力送信装置１０（電力送信機１１）の筐体（ケース４６）のうち人体と接触しない部分に設けられた導電部材（ケース４６ｂ）により構成される。これにより、大地グランドと十分に容量結合する第２のアンテナ導体３２を実現することが可能となる。

　図４は、回路基板４３の構成例を示す模式図である。図４には、図３を参照して説明した回路基板４３の平面構成の一例が模式的に図示されている。
　図中の斜線の領域は、基板グランド４４（第２のアンテナ導体３２）である。基板グランド４４は、信号発生回路１３等が設けられる回路部４５と重ならないように構成される。基板グランド４４の形状や配置は限定されず、例えば回路部４５の構成に応じて適宜設定されてよい。
　また、導体電極４０（第１のアンテナ導体３１）と回路部４５とを接続する配線は、基板グランド４４とは重ならないように構成される。これにより、基板グランド４４の電位と信号発生回路１３により生成される電力信号との干渉を防ぐことが可能なる。

　図４に示すように、信号発生回路１３は、交流又はパルス波の電力信号を出力する２つの出力端子５０ａ及び５０ｂを有する。一方の出力端子５０ａは、接続点４７を介して導体電極４０に接続される。他方の出力端子５０ｂは、基板グランド４４に接続される。
　また、導体電極４０と、基板グランド４４との間には、静電対策として静電気保護部品５１が設けられる。静電気保護部品５１としては、バリスタ等が用いられる。導体電極４０と基板グランド４４との間に高電圧がかかった場合等に、回路部４５側の素子を保護することが可能となる。

　また図３Ｃを参照して説明したように、ケース４６の人体２に接触しない部分に導電性のケース４６ｂが用いられる場合、ケース４６ｂと基板グランド４４とが金属ワイヤー４９を介して接続される。この場合、基板グランド４４及びケース４６ｂがともに第２のアンテナ導体３２として機能する。またケース４６ｂをグランドとして用いる場合には、基板グランド４４の面積等が縮小されてもよい。

　図５は、回路基板４３の他の構成例を示す模式図である。図５に示す例では、第２のアンテナ導体３２は、基板グランド４４とは別に回路基板４３に設けられた他の導体パターン５２により構成される。
　ここでは、基板グランド４４と、基板グランド４４とは電気的に分離された導体パターン５２とが、回路部４５（信号発生回路１３等）と重ならないように形成される。
　導体パターン５２は、人体２に接触しないように、また大地グランドと容量結合するように構成される。

　このように構成された回路基板４３では、信号発生回路１３の出力端子５０ａは、接続点４７を介して導体電極４０に接続され、出力端子５０ｂは、導体パターン５２に接続される。これにより、導体電極４０と導体パターン５２との間に交流又はパルス波の電力信号が印加される。
　また、図４と同様に、導体電極４０と、基板グランド４４との間には、静電対策としてバリスタ等の静電気保護部品５１が設けられる。

　また図３Ｃを参照して説明したように、ケース４６の人体２に接触しない部分に導電性のケース４６ｂが用いられる場合、ケース４６ｂと導体パターン５２とが金属ワイヤー４９を介して接続される。この場合、導体パターン５２及びケース４６ｂがともに第２のアンテナ導体３２として機能する。またケース４６ｂに接続する場合、導体パターン５２の面積等を縮小して、基板グランド４４の面積を拡大するといったことも可能である。

　［電力受信装置の構成］
　図６は、電力受信装置２０の平面構成及び断面構成の一例を示す模式図である。図６Ａ及び図６Ｂには、電力受信装置２０の平面図及び断面図が模式的に図示されている。
　図６Ａ及び図６Ｂに示すように、電力受信装置２０は、導体電極６０と、誘電部６１と、導電ピン６２と、回路基板６３と、基板グランド６４と、回路部６５と、ケース６６とを有する。

　電力受信装置２０のこれらの構成は、回路部６５を除いて、上記した電力送信装置１０と略同様の構成を用いることが可能である。従って、上記した導体電極４０、誘電部４１、導電ピン４２、回路基板４３、基板グランド４４、及びケース４６についての説明は、導体電極６０、誘電部６１、導電ピン６２、回路基板６３、基板グランド６４、及びケース６６についての説明として読み替えることが可能である。以下では、電力受信装置２０の説明と重複する箇所については適宜省略する。

　導体電極６０は、ケース６６に露出して設けられた電極であり、大地グランドに接地していない人体２に接触して用いられる。
　誘電部６１は、導体電極６０と回路基板６３との間に設けられる誘電体である。
　導電ピン６２は、導体電極６０と回路基板６３とを接続する配線である。
　回路基板６３は、基板グランド６４と回路部６５とが設けられる基板である。また回路基板６３と導電ピン６２との接続部分は、導体電極６０から回路部６５への給電点６７ａとなる。
　基板グランド６４は、回路基板６３におけるグランドとなる導体のパターン（グランドパターン）であり、人体２に接触しないように、また大地グランドと容量結合するように構成される。基板グランド６４としては、例えば図４を参照して説明した基板グランド４４と同様のグランドパターンが用いられる。
　ケース６６は、電力受信装置２０の筐体であり、電力受信装置２０の各部を収容する。
　図６に示す例では、導体電極６０及び基板グランド６４が、図２を参照して説明したアンテナ部２２の第３のアンテナ導体３３及び第４のアンテナ導体３４として機能する。

　回路部６５は、基板グランド６４と重ならないように設けられた各種の回路を含むユニットである。本実施形態では、回路部６５に整流回路２３が形成される。この他、図１に示すチャージャー２４、蓄電素子２５、及び負荷２６等が回路部６５に設けられてもよい。またチャージャー２４等は、回路部６５とは別に設けられてもよい。

　図７は、電力受信装置２０に搭載される整流回路２３の一例を示す回路図である。
　電力受信装置２０では、例えば導体電極６０と基板グランド６４との間に数ボルト程度の電圧が発生するものの、取り出すことができる電流は比較的小さいことが考えられる。このような信号を整流する際には、漏れ電流等を十分に抑制することが重要となる。
　このため、整流回路２３としては、例えば倍電圧の整流回路等に用いられるコンデンサ等を排除し、余分な漏れ電流が抑制した回路が用いられる。

　図７に示すように、整流回路２３は、全波整流回路として構成される。
　整流回路２３は、４つのダイオード６８ａ－６８ｄと、２つのツェナーダイオード６９ａ及び６９ｂと、逆流防止ダイオード７０と、出力端子７１ａ及び７１ｂとを有する。
　ダイオード６８ａ及びダイオード６８ｂは、ダイオード６８ａを先頭に順方向となるように直列に接続される。またダイオード６８ａ及びダイオード６８ｂの間には、給電点６７ａが設けられる。ダイオード６８ｃ及びダイオード６８ｄは、ダイオード６８ｃを先頭に順方向となるように直列に接続される。
　ダイオード６８ａ、ダイオード６８ｃ、ツェナーダイオード６９ａ、及びツェナーダイオード６９ｂの各々のカソードは、逆流防止ダイオード７０のアノードに接続される。また逆流防止ダイオード７０のカソードは、出力端子７１ａに接続される。
　ダイオード６８ｂ、ダイオード６８ｄ、ツェナーダイオード６９ａ、及びツェナーダイオード６９ｂの各々のアノードは、出力端子７１ｂに接続される。

　導体電極６０は、ダイオード６８ａ及びダイオード６８ｂの間の給電点６７ａに接続される。また基板グランド６４は、ダイオード６８ｃ及び６８ｄの接続点６７ｂに接続される。
　例えば、アンテナ部２２（導体電極６０及び基板グランド６４）により受信された交流の電力は、４つのダイオード６８ａ－６８ｄにより全波整流され、出力端子７１ａ及び７１ｂから直流の電力として出力される。このように図７に示す整流回路２３は、全波整流に必要な最小のダイオード６８ａ－６８ｄを用いて構成されている。これにより、不必要な漏れ電流が抑制され、電力の受信効率を十分に向上することが可能となる。

　ツェナーダイオード６９ａは、例えば導体電極６０及び基板グランド６４間に発生する静電気等を逃がすための素子である。例えば静電気のような高電圧が発生した場合、ツェナーダイオード６９ａは静電気を逃がす静電気保護部品として機能する。
　またツェナーダイオード６９ｂは、例えば出力端子７１ａ及び７１ｂに接続される後段のＩＣ回路（チャージャー２４等）を保護するための素子である。例えば導体電極６０及び基板グランド６４間の電圧が６．５Ｖ以上となった場合、ツェナーダイオード６９ｂは低抵抗な導体として機能する。これにより、後段の回路が破損するといった事態を回避することが可能となる。
　また逆流防止ダイオード７０は、電流の逆流を防止するダイオードである。逆流防止ダイオード７０を設けることで、例えば後段の回路を安定して動作させることが可能となる。

　なお、整流回路２３の構成は限定されない。例えば、コンデンサを用いて電圧を増倍する倍電圧整流回路や４倍圧整流回路、コッククロフト・ウォルトン回路を組み込んだ整流回路等が用いられてもよい。また例えば、半波整流回路等が用いられてもよい。この他、整流回路２３は、アンテナ部２２による電力の受信特性や、負荷２６として用いられる素子や回路の特性等に応じて適宜構成されてよい。

　上記では、電力受信装置２０の基板グランド６４が、第４のアンテナ導体３４として機能する構成について説明した。電力受信装置２０においても、電力送信装置１０と同様に、基板グランド６４以外の導体を第４のアンテナ導体３４として用いることが可能である。
　例えば、ケース６６の人体２に接触しない部分が導電部材により構成されてもよい（図３Ｃ参照）。この場合、導電部材と基板グランド６４とが金属ワイヤー等を用いて接続される。これにより、ケース６６の導電部材で構成された部分が、第４のアンテナ導体３４として機能する。

　また例えば、回路基板６３に、基板グランド６４とは異なる導体パターンが設けられてもよい（図５参照）。この場合、導体電極６０と導体パターンとに整流回路２３が接続され、導体パターンが第４のアンテナ導体３４として機能する。さらに、ケース６６の人体２に接触しない部分が導電部材により構成される場合には、導体パターンとケース６６を構成する導電部材とが、金属ワイヤー等で接続されてもよい。
　この他、第４のアンテナ導体３４の構成は限定されない。

　［アンテナ部の動作］
　図８は、送信側及び受信側のアンテナ部１２及び２２の動作を説明するための模式図である。図８Ａ及び図８Ｂは、人体２に接触する送信側のアンテナ部１２及び受信側のアンテナ部２２を示す模式図である。図８Ｃは、大地グランド４と接地していない人体２と、人体２に装着された電力送信装置１０及び電力受信装置２０とが模式的に図示されている。ここでは、電力送信装置１０が腕に装着され、電力受信装置２０が手首に装着されている。

　まず、送信側のアンテナ部１２の動作について説明する。
　図８Ａに示すように、アンテナ部１２の第１のアンテナ導体３１（導体電極４０）及び人体２は、電気的には容量結合した状態と見なすことが可能である。また人体２は、大地グランド４に対して電気的に浮いた状態であるとする。この場合、電力送信装置１０（電力送信機１１）からみた人体２は、非接地のアンテナエレメントとなる。

　また第２のアンテナ導体３２（基板グランド４４等）は、大地グランド４とは直接接続されてはいないが、図８Ｃに示すように大地グランド４に対して容量結合している。このため、第２のアンテナ導体３２は、大地グランド４を基準とする疑似的なグランドを形成すると考えることができる。これにより、第２のアンテナ導体３２は、アンテナエレメントとなる人体２に対するグランドとして機能する。

　この状態で、第１のアンテナ導体３１に生じる電圧を変化させる、すなわち人体２に作用する電界を意図的に変化させると、人体２に電荷が誘起される。これは、アンテナエレメントである人体２に交流の電力を印加している状態と同様である。これにより、人体２を伝送路として、第１のアンテナ導体３１の電圧の変化（電力信号）に応じた交流又はパルス波の電力を送信することが可能となる。図８Ａには、人体２を介して送信される交流の電力が正弦波形を用いて模式的に図示されている。
　なお、人体２及び第２のアンテナ導体３２はともに大地グランド４に接地していない。このため、大地グランド４に電力信号のエネルギーが散逸するといった事態が回避される。

　次に、受信側のアンテナ部２２の動作について説明する。
　一般に、人間が活動する環境には、様々な電界エネルギーが存在する。これらの電界エネルギーは、低周波数成分と高周波数成分とに分けて分類することができる。
　例えば、家庭の交流電源からの洩れ電界（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）、パーソナルコンピュータの近傍に存在するノイズ、人が歩行時に発生する電圧（図８Ｃ参照）等は、低周波数成分の電界エネルギーであり、準静電界（近傍界）と称される。一方で、ラジオ放送（ＡＭ／ＦＭ）、テレビジョン放送、携帯電話の通信電波等は、高周波数成分の電界エネルギーであり、電波（遠方界）と称される。

　図８Ｂに示すように、アンテナ部２２の第３のアンテナ導体３３（導体電極６０）及び人体２は、電気的には容量結合した状態となり、送信側の場合と同様に、電力受信装置２０（電力受信機２１）からみた人体２は、非接地のアンテナエレメントとなる。
　また、第４のアンテナ導体３４（基板グランド６４等）は、図８Ｃに示すように大地グランド４と容量結合して疑似的なグランドを形成する。この結果、第４のアンテナ導体３４は、アンテナエレメントとなる人体２に対するグランドとして機能する。

　このような構成により、アンテナ部２２は、人体２をアンテナエレメントとして、漏れ電流であるノイズのような準静電界と、放送波のような電波との両方の電界エネルギーを取り込むことが可能となる。
　もちろん、アンテナ部２２に取り込まれる電界エネルギーには、電力送信装置１０（電力送信機１１）から出力された電力信号の電界エネルギーも含まれる。従って、アンテナ部２２は、準静電界や、電波や、電力信号のエネルギーが合成された電力を受信することになる。
　図８Ｂには、人体２を介して受信される電力の波形が模式的に図示されている。電力の波形は、広範囲の周波数成分を含む波形となる。

　上記のように構成されたアンテナ部２２により、例えば５０Ｈｚのような低周波数の準静電界のエネルギーを受信可能である。このようにアンテナ部２２が低周波数で共振するのは、例えば人体２の内部にある血液に含まれる鉄分がアンテナとして機能しているためであると考えられる。このような作用により、アンテナ部２２は、非常に広い帯域にわたって電界エネルギーを取り込むことが可能となっている。

　［人体に励起される電力］
　図９は、人体２に励起される電力の波形を示すグラフである。
　図９の上段、中段、及び下段に示すグラフは、電力受信装置２０（アンテナ部２２）を用いて検出した人体２に励起される電力の波形を示すグラフである。グラフの横軸は周波数であり、２Ｈｚから１５０ｋＨｚまでの範囲がプロットされている。またグラフの縦軸は周波数成分の強度であり、目盛りは１０ｄＢ刻みとなっている。

　図９の上段のグラフは、アンテナ部２２の導体電極６０に人体２等が接触していない状態で測定されたグラフである。これは、アンテナ部２２が単体で受信する電力をプロットしたものであり、周波数成分の強度は、略０ｄＢ以下の水準となっている。

　図９の中段のグラフは、アンテナ部２２の導体電極６０に人体２が接触した状態で測定されたグラフである。この時、人体２はノイズ源となるような装置には接触していない。従って、このグラフは、人体２がアンテナエレメントとして機能した状態で、準静電界の電界エネルギー等を受信して取り込まれた電力をプロットしたものであると言える。
　図９の上段のグラフと中段のグラフとを比較すると、中段のグラフは全体的に１０ｄＢほど受信電力が増加している。このように、アンテナ部２２の導体電極６０に人体２が接触することで、広い周波数帯域にわたって、まんべんなく電力を受信できていることがわかる。
　さらに、図９の中段のグラフでは、グラフ中のひし形１のマーカが示すように、６０ｋＨｚにピークが現れる。これは、人体２の周辺に存在し、人体２とは接触していないノイズ源（例えばコンピュータ等）からのノイズを受けて、６０ｋＨｚの電力を受信したものと考えられる。従って、このような低い周波数、例えば６０ｋＨｚを中心とする帯域は、人体２に電荷が誘起されやすい帯域となる。

　図９の下段のグラフは、アンテナ部２２の導体電極６０に人体２が接触し、かつ、人体２がノイズ源となるコンピュータに接触した状態で測定されたグラフである。従って、このグラフは、アンテナエレメントである人体２に伝わったノイズ源からの電力（準静電界の電界エネルギー）をプロットしたものであると言える。
　図９の中段のグラフと下段のグラフとを比較すると、下段のグラフは全体的にさらに２０ｄＢほど受信電力が増加している。このように、導体電極６０に接触した人体２がノイズ源に接触することで、広い周波数帯域にわたって、まんべんなく高い電力を受信できていることがわかる。
　また、図９の下段のグラフでは、６０ｋＨｚを中心として幅の広いピークが測定されている。このように、電荷が誘起されやすい帯域では、比較的強度の高い電力を受信することが可能である。

　このように、人体２には電界によって電荷が誘起されやすい周波数が存在する。これは、人体２に対して電力信号を印加して、意図的に電力（電界エネルギー）を発生させる場合にも適用される特性である。
　例えば、電荷が容易に誘起される周波数では、電力信号に応じた電力の強度が高くなり、電力の伝送効率が向上する。逆に、電荷が誘起されにくい周波数では、電力信号に応じた電力の強度が低くなり、受信可能な電力が低下する可能性がある。特に、人体２においては、１ＧＨｚより大きな周波数では電荷が誘起されにくくなる。

　［信号発生回路の動作］
　本発明者は、このような人体２の特性に合わせて、電力信号の周波数を設定する方法を見出した。すなわち、電力送信機１１（電力送信装置１０）では、信号発生回路１３により生成される電力信号の周波数が、人体２に電荷を誘起しやすい周波数に設定される。

　例えば、電力信号の周波数は、６０ｋＨｚに設定される。これにより、電力信号に応じた電力の強度が高くなり、他の周波数を用いる場合に比べ、伝送効率を大幅に向上することが可能となる。
　これに限定されず、例えば６０ｋＨｚ±１０ｋＨｚの範囲で、電力信号の周波数が設定されてもよい。また図９の中段のグラフでは６０ｋＨｚの２倍にあたる１２０ｋＨｚの周辺でも電力の受信強度が高くなっている。このように、６０ｋＨｚの高調波となる整数倍（１２０ｋＨｚや１８０ｋＨｚ等）の周波数が用いられてもよい。この他、電力信号の周波数は、人体２に電荷を誘起しやすい任意の周波数に設定されてよい。

　電力送信装置１０には、電力送信機１１による電力の伝送を制御する制御ユニットが設けられてもよい。具体的には、制御ユニットは、制御信号を用いて信号発生回路１３の動作を制御するユニットである。
　この場合、信号発生回路１３は、制御ユニットから出力された制御信号に応じて電力信号を生成する。本実施形態では、制御ユニットは、制御部に相当する。

　例えば、制御信号は、電力信号のオン／オフを指定する信号である。信号発生回路１３は、このような制御信号に応じて、電力信号をオンまたはオフにする。
　例えば、制御ユニットにより信号発生回路１３を駆動する電源部の状態がモニタリングされ、バッテリー等の残量が低い場合に、電力信号がオフに設定される。あるいは、ユーザ１の操作に応じて、電力信号のオン／オフが設定されてもよい。
　また、通信ユニット等が設けられる場合には、制御ユニットと他の電力受信装置２０との通信が行われてもよい。この場合、電力受信装置２０が電力を要求した場合に電力信号をオンに設定し、電力の要求が終了した場合に電力信号をオフに設定するといったことが可能である。これにより、効果的に電力を供給することが可能となる。

　また例えば、制御信号は、電力信号の周波数を指定する信号である。この場合、信号発生回路１３は、電力信号の周波数を変更可能なように構成される。例えば、電力送信装置１０が通信に用いている周波数帯域で電力信号を送信した場合、その通信を阻害してしまう可能性がある。このため、例えば制御ユニットは、装置の通信状況等に応じて、電力信号の周波数を適宜変更する。これにより、通信を阻害することなく、電力を供給するといったことが可能となる。

　なお、必ずしも制御ユニットを設ける必要はない。例えば、電源部から供給される電圧に応じて、オン／オフが切り替わるスイッチ素子等が信号発生回路１３に組み込まれてもよい。この場合、電源部の電圧が低下した場合に、自動的に電力信号をオフにするといったことが可能である。このようなスイッチ素子を用いることで、電力送信装置１０の構成がシンプルになり、消費電力等を抑制することが可能となる。
　この他、信号発生回路１３の動作を制御する方法は限定されない。

　［電力送受信装置］
　上記では、電力送信装置１０（電力送信機１１）と、電力受信装置２０（電力受信機２１）とが別々の装置として構成される場合について説明した。このように電力の送信機能と受信機能とが分かれた装置の他にも、電力の送信機能と受信機能との両方を備える装置（電力送受信装置）を構成することも可能である。

　図１０は、電力送受信装置の機能的な構成例を示すブロック図である。
　電力送受信装置８０は、人体２を介して電力の送受信を行うことが可能な装置である。
　電力送受信装置８０は、アンテナ部８１と、送受切替スイッチ８２と、信号発生回路８３と、整流回路８４と、チャージャー８５と、蓄電素子８６と、負荷８７とを有する。この構成は、上記した電力送信装置１０及び電力受信装置２０を組み合わせた構成となっている。

　アンテナ部８１は、人体２を介して電力を送信及び受信するアンテナとして機能する。アンテナ部８１は、図１等を参照して説明した電力送信機１１のアンテナ部１２（又は電力受信機２１のアンテナ部２２）と同様に構成される。以下では、アンテナ部８１を構成する２つのアンテナ導体のうち、人体２に接触して用いられる導体を第１のアンテナ導体３１と記載し、人体２に接触しない導体を第２のアンテナ導体３２と記載する。

　送受切替スイッチ８２は、信号発生回路８３及び整流回路８４のいずれか一方に、アンテナ部８１を切り替えて接続する。本実施形態では、送受切替スイッチ８２は、スイッチ回路に相当する。アンテナ部８１との接続を切り替える方法については後述する。

　信号発生回路８３は、交流の電力信号を生成してアンテナ部８１に出力する。また信号発生回路８３には、蓄電素子８６が接続される。従って、信号発生回路８３は、蓄電素子８６を電力源として電力信号を生成する。
　電力送受信装置８０では、送受切替スイッチ８２により、アンテナ部８１及び信号発生回路８３が接続されることで、電力送信機１１が実現される。この場合、電力送信機１１は、信号発生回路８３が生成した交流の電力信号をアンテナ部８１に印加して、交流の電力を送信する。

　整流回路８４は、アンテナ部８１を構成する第１のアンテナ導体３１と第２のアンテナ導体３２とに接続され、アンテナ部８１により受信された交流の電力を整流する。
　電力送受信装置８０では、送受切替スイッチ８２により、アンテナ部８１及び整流回路８４が接続されることで、電力受信機２１が実現される。この場合、電力受信機２１は、アンテナ部８１に生じる交流の電力を整流回路８４により整流して受信する。
　このように、電力送受信装置８０では、電力送信機１１と電力受信機２１とがアンテナ部８１を共用する構成となっている。

　チャージャー８５は、整流回路８４から出力された電力を蓄電素子８６に充電する。
　蓄電素子８６は、整流回路８４により整流された電力を貯める素子であり、必要に応じて電力を負荷８７に供給する。
　負荷８７は、蓄電素子８６の電力で駆動される回路や素子である。
　電力送受信装置８０では、負荷８７として、例えば他の装置と通信を行う通信ユニットが設けられる。通信ユニットは、例えばＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）や、Ｚｉｇｂｅｅ等の近距離無線通信に対応したユニットが用いられる。

　例えば、ＢＬＥ等により、他の装置における電力の受信状況や、バッテリーの残量等の情報が読み込まれる。この時、電力が不足している装置等がある場合には、送受切替スイッチ８２が制御され、アンテナ部８１と信号発生回路８３とが接続される。また信号発生回路８３は、蓄電素子８６の電力をもとに電力信号を生成し、アンテナ部８１に印加する。これにより、電力が不足している装置に人体２を介して電力を供給することが可能となる。

　また、電力が不要となった場合や、蓄電素子８６の残量が低下した場合等には、送受切替スイッチ８２が制御され、アンテナ部８１と整流回路８４とが接続され、人体２に生じる電界エネルギーがアンテナ部８１、整流回路８４、及びチャージャー８５を介して蓄電素子８６に供給される。これにより、蓄電素子８６を再度充電することが可能となり、外部電源による充電等を行うことなく、人体２に接触する装置に適切に電力を供給するといったことが可能となる。

　なお、電力送受信装置８０では、上記した送受切替スイッチ８２に代えて、周波数成分を分離するフィルタ素子が設けられてもよい。この場合、フィルタ素子は、例えば信号発生回路８０から出力された電力信号の周波数成分をアンテナ部８１に出力するように構成される。またフィルタ素子は、アンテナ部８１が受信した電力のうち、電力信号と同じ周波数成分以外の周波数成分を整流回路８４に出力するように構成される。フィルタ素子を用いることで、例えばスイッチ動作等が不要となるため消費電力を抑制することが可能となる。

　以上、本実施形態に係る電力送信機１１では、人体２が大地グランド４に接地していない状態で、人体２に接触する第１のアンテナ導体３１と、人体２に接触しない第２のアンテナ導体３２が設けられる。このうち、第２のアンテナ導体３２は、大地グランド４と容量結合する。このため、人体２は交流の電力を伝送可能な導体となる。この状態で、各アンテナ導体３１及び３２に対して交流の電力信号が印加される。これにより、人体２を介して効率的に電力を供給することが可能となる。

　＜第２の実施形態＞
　本技術に係る第２の実施形態の電力送受信システムについて説明する。これ以降の説明では、上記の実施形態で説明した電力送受信システム１００における構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。
　図１１は、第２の実施形態に係る電力送受信システムの概要を示す模式図である。
　電力送受信システム２００は、電力送信装置２１０及び電力受信装置２２０を含む。本実施形態では、電力送信装置２１０及び電力受信装置２２０は、互いに人体通信を行う人体通信装置として機能する。
　人体通信とは、誘電体である人体２を媒体として通信信号の送受信を行う通信方式である。例えば人体２に装着された装置間の通信や、人体に装着された装置と外部の装置との通信に人体通信が用いられる。

　電力送受信システム２００では、電力送信装置２１０と、電力受信装置２２０とがユーザ１の人体２に接触した状態で、電力信号に応じた電力の伝送と人体通信とが行われる。従って、図１１に示すように、人体２には、電力信号のほかに、人体通信を行う通信信号が出力される。なお電力の伝送と人体通信とは周波数帯を分けることで同時に行うことが可能である。例えば、人体通信を行う周波数は１ＭＨｚ以上とし、電力を送信する周波数は１ＭＨｚ未満とすることが出来る。
　図１１には、電力信号に応じた電力が太線の矢印により模式的に図示されており、人体通信の通信信号が細線の矢印により模式的に図示されている。以下では、電力送信装置２１０及び電力受信装置２２０の構成について、それぞれ説明する。

　図１２は、人体通信を行う電力送信装置２１０の機能的な構成例を示すブロック図である。
電力送信装置２１０は、アンテナ部２１２と、ダイプレクサー２０１と、信号発生回路２１３と、人体通信ユニット２１８とを有する。この構成は、ダイプレクサー２０１を介して、図１に示す電力送信装置１０に人体通信ユニット２１８を組み合わせた構成となっている。

　ダイプレクサー２０１は、１つの主端子と、２つの副端子からなる３端子のデバイスである。例えば主端子に入力された信号は、所定の周波数よりも高周波側の成分と、低周波側の成分とに分離されて、各副端子から出力される。また各副端子に入力された信号は、周波数成分が混合された信号として主端子から出力される。このように、ダイプレクサー２０１は、周波数を分離する分離回路である。

　ダイプレクサー２０１の主端子は、アンテナ部２１２（第１のアンテナ導体３１）に接続される。また、一方の副端子は、信号発生回路２１３に接続され、他方の副端子は、人体通信ユニット２１８に接続される。以下では、アンテナ部２１２と信号発生回路２１３とをつなぐ経路を第１の経路と記載し、アンテナ部２１２と人体通信ユニット２１８とをつなぐ経路を第２の経路と記載する。

　第１の経路は、閾値周波数未満の周波数成分を通過させる経路であり、第２の経路は、閾値周波数以上の周波数成分を通過させる経路である。ここでは、閾値周波数は、人体通信に用いられる周波数に合わせて設定される。一般に、人体通信に用いられる周波数は、１ＭＨｚ以上の周波数である。そこで、ダイプレクサー２０１の閾値周波数は１ＭＨｚに設定される。この他、閾値周波数は、人体通信の周波数に合わせて適宜設定されてよい。

　従って、第１の経路は、アンテナ部２１２と信号発生回路２１３とを接続し人体通信の周波数よりも低い周波数の信号を通過させる経路となる。また、第２の経路は、アンテナ部２１２と人体通信ユニット２１８とを接続し人体通信の周波数の信号を通過させる経路となる。これにより、電力信号と人体通信用の通信信号とを分離して扱うことや、各信号を合成してアンテナ部２１２に出力するといったことが可能となる。

　また、本実施形態では、信号発生回路２１３は、人体通信の周波数よりも低い周波数の電力信号を生成する。より詳しくは、電力信号の周波数が、ダイプレクサー２０１に設定された閾値周波数（ここでは１ＭＨｚ）よりも低い周波数に設定される。これにより、人体通信を阻害することなく、人体２を介して電力を送信することが可能となる。

　人体通信ユニット２１８は、アンテナ部２１２に接続され人体通信を行う通信ユニットである。本実施形態では、人体通信ユニット２１８は、通信部に相当する。人体通信ユニット２１８で用いられる通信信号は、閾値周波数（１ＭＨｚ等）よりも高い周波数の信号である。
　人体通信ユニット２１８は、送受切替スイッチ９０と、増幅部９１と、バンドパスフィルタ９２と、復調回路９３と、変調回路９４と、送信ドライバ９５と、通信制御部９６と、インターフェース部９７とを有する。

　送受切替スイッチ９０は、ダイプレクサー２０１を介してアンテナ部２１２に接続される。送受切替スイッチ９０により、アンテナ部２１２への通信信号の送信及びアンテナ部２１２からの通信信号の受信が切り替えられる。

　増幅部９１は、送受切替スイッチ９０から出力された通信信号を差動増幅する差動アンプである。これにより、各アンテナ導体に共通するコモンモードノイズ等が抑制される。
　バンドパスフィルタ９２は、増幅部９１の出力から人体通信に用いられる周波数の信号（通信信号）を抽出する。これにより通信に不要な信号成分がカットされる。
　復調回路９３は、バンドパスフィルタ９２により抽出されたアナログの通信信号を復調してデジタル信号に変換する。復調された通信信号は、インターフェース部９７に入力される。

　変調回路９４は、インターフェース部９７から出力されたデジタル信号を変調して、アナログの通信信号に変換する。変調された通信信号は、送信ドライバ９５に入力される。
　送信ドライバ９５は、例えばアナログの通信信号の電圧レベル等を調整する。送信ドライバ９５から出力された通信信号は、送受切替スイッチ９０に入力される。

　通信制御部９６は、インターフェース部９７から出力される制御信号等に基づいて、人体通信ユニット２１８の各部の動作を制御する。例えば送受切替スイッチ９０の接続先が適宜制御され送受信が切り替えられる。また、復調回路９３、送信ドライバ９５、及び変調回路９４等のオン／オフが適宜切り替えられ、通信時や待ち受け時の電力が管理される。
　インターフェース部９７は、各種の演算処理を行う演算ユニットである。例えば人体通信による他の装置との通信処理や、その通信内容に応じた処理等が適宜実行される。

　例えば、人体通信ユニット２１８から出力された通信信号は、ダイプレクサー２０１を通過してアンテナ部２１２に出力される。またアンテナ部２１２により受信された他の装置からの通信信号は、ダイプレクサー２０１を通過して人体通信ユニット２１８に入力される。
　このように、通信信号の送受信が行われる期間中であっても、信号発生回路２１３から出力された通信信号の周波数よりも低い周波数の電力信号は、ダイプレクサー２０１を介してアンテナ部２１２に印加される。これにより、電力の送信と人体通信とを同時に実現することが可能となる。

　図１３は、人体通信を行う電力受信装置２２０の機能的な構成例を示すブロック図である。電力受信装置２２０は、アンテナ部２２２と、ダイプレクサー２０２と、整流回路２２３と、チャージャー２２４と、蓄電素子２２５と、負荷２２６と、人体通信ユニット２２８とを有する。
　この構成は、ダイプレクサー２０２を介して、図１に示す電力受信装置２０に人体通信ユニット２２８を組み合わせた構成となっている。なお人体通信ユニット２２８は、蓄電素子２２５によって駆動される負荷２２６として構成されてもよい。

　ダイプレクサー２０２の主端子は、アンテナ部２２２（第３のアンテナ導体３３）に接続される。また、一方の副端子は、整流回路２２３に接続され、他方の副端子は、人体通信ユニット２２８に接続される。アンテナ部２２２と整流回路２２３とを接続する経路は、ダイプレクサー２０２の閾値周波数（例えば１ＭＨｚ）未満の周波数成分を通過させる経路である。またアンテナ部２２２と人体通信ユニット２２８とを接続する経路は、ダイプレクサー２０２の閾値周波数以上の周波数成分を通過させる経路である。

　例えば、人体通信ユニット２２８から出力された通信信号は、ダイプレクサー２０２を通過してアンテナ部２２２に出力される。またアンテナ部２２２により受信された他の装置からの通信信号は、ダイプレクサー２０２を通過して人体通信ユニット２２８に入力される。
　このように、通信信号の送受信が行われる期間中であっても、アンテナ部２２２が受信した閾値周波数未満の周波数の信号は、電力として整流回路２２３に入力される。上記したように、電力送信装置２１０から出力される電力信号の周波数は、閾値周波数未満に設定される。従って、整流回路２２３は、電力信号に応じた交流の電力を受け取ることができる。これにより、電力の受信と人体通信とを同時に実現することが可能となる。

　上記では、人体通信を行う電力送信装置２１０及び電力受信装置２２０が別々の装置として構成される場合について説明した。この他にも、電力の送信機能と受信機能との両方を備え、人体通信を行う装置（電力送受信装置）を構成することも可能である。

　図１４は、人体通信を行う電力送受信装置の機能的な構成例を示すブロック図である。電力送受信装置２８０は、アンテナ部２８１と、ダイプレクサー２０３と、送受切替スイッチ２８２と、信号発生回路２８３と、整流回路２８４と、チャージャー２８５と、蓄電素子２８６と、負荷２８７と、人体通信ユニット２８８とを有する。
　この構成は、ダイプレクサー２０３を介して、図１０に示す電力送受信装置８０と人体通信ユニット２８８とを組み合わせた構成となっている。なお人体通信ユニット２８８は、蓄電素子２８６によって駆動される負荷２８７として構成されてもよい。

　ダイプレクサー２０３の主端子は、アンテナ部２８１（第１のアンテナ導体３１）に接続される。また、一方の副端子は、送受切替スイッチ２８２に接続され、他方の副端子は、人体通信ユニット２８８に接続される。アンテナ部２８１と送受切替スイッチ２８２とを接続する経路は、ダイプレクサー２０３の閾値周波数（例えば１ＭＨｚ）未満の周波数成分を通過させる経路である。またアンテナ部２８１と人体通信ユニット２８８とを接続する経路は、ダイプレクサー２０３の閾値周波数以上の周波数成分を通過させる経路である。

　例えば、電力信号に応じた電力を送信する場合、送受切替スイッチ２８２により、ダイプレクサー２０３と信号発生回路２８３とが接続される。この場合、信号発生回路２８３から出力された電力信号は、送受切替スイッチ２８２及びダイプレクサー２０３を通過してアンテナ部２８１に印加される。
　また、アンテナ部２８１を介して電力を受信する場合、送受切替スイッチ２８２により、ダイプレクサー２０３と整流回路２８４とが接続される。この場合、アンテナ部２８１が受信した信号のうち、ダイプレクサー２０３の閾値周波数未満の信号は、ダイプレクサー２０３及び送受切替スイッチ２８２を通過して整流回路２８４に入力される。
　整流回路２８４により整流された信号は、チャージャー２８５を介して蓄電素子２８６に充電される。なお、チャージャー２８５は、人体通信ユニット２８８の電力供給源として用いられてもよい。この場合、アンテナ部２８１が受信した電力を用いて人体通信ユニット２８８を直接駆動される。これにより人体２の接触動作と連動して人体通信ユニット２８８を駆動するといったことが可能となる。

　また、人体通信ユニット２８８から出力された通信信号は、ダイプレクサー２０３を通過してアンテナ部２８１に出力される。またアンテナ部２８１により受信された他の装置からの通信信号は、ダイプレクサー２０３を通過して人体通信ユニット２８８に入力される。
　このように、通信信号の送受信が行われる期間中であっても、信号発生回路２８３から出力された電力信号をアンテナ部２８１に印加することや、アンテナ部２８１が受信した閾値周波数未満の周波数の電力信号を整流回路２８４に入力することが可能となる。これにより、電力の送受信と人体通信とを同時に実現することが可能となる。

　図１２、図１３、及び図１４に示す例では、電力の送信や受信に用いられるアンテナ部（アンテナ部２１２、アンテナ部２２２、及びアンテナ部２８１）を、人体通信ユニット（人体通信ユニット２１８、人体通信ユニット２２８、及び人体通信ユニット２８８）と共用とする構成について説明した。これに限定されず、例えば電力の送信や受信に用いられるアンテナ部と、人体通信ユニットが人体通信に用いるアンテナ部とが、別体で構成されてもよい。このような場合であっても、電力信号の周波数を人体通信の周波数よりも低く設定することで、電力の送受信と人体通信とを同時に実現することが可能である。

　図１５は、人体通信を伴う電力送受信の適用例を示す模式図である。ここでは、ユーザ１が接触する部位に設けられた据え置き型の電力送信装置２１０と、ユーザ１が装着した携帯型の電力受信装置２２０との間で、電力の送受信及び人体通信が行われる。なお、電力送信装置２１０及び電力受信装置２２０のどちらか一方、あるいは両方が電力送受信装置２８０として構成されてもよい。

　図１５に示す例では、ドアを開錠する際に、人体通信を用いてユーザ１に対する認証処理が行われる。この場合、電力送信装置２１０の導体電極（第１のアンテナ導体３１）は、ユーザ１がつかむドアノブ２３０として構成され、電力送信装置２１０の本体は、ドアノブ２３０（第１のアンテナ導体３１）の周辺等に埋め込まれる。また電力受信装置２２０は、電力送信装置２１０からの要求に応じて、ユーザ１のＩＤ等を送信する装置として構成される。

　例えば、ユーザ１がドアノブ２３０（第１のアンテナ導体３１）に接触したタイミングで、ドアノブ２３０（第１のアンテナ導体３１）には電力送信装置２１０（信号発生回路２１３）により電力信号が印加される。この結果、ユーザ１の人体２には電力信号に応じた交流の電力が発生する。電力受信装置２２０は、人体２を介して交流の電力を受信することで起動する。その後、人体通信により、電力受信装置２２０からユーザ１のＩＤ等の情報が送信される。この情報を受信した電力送信装置２１０（信号発生回路２１３）では、あらかじめ登録されたデータとＩＤの情報とを比較して、ユーザ１の認証処理を行う。そして、ユーザ１が登録された人物であると判定された場合、ドアが開錠される。

　このように、人体通信と電力伝送とを組み合わせることで、ユーザ１がドアノブ２３０（第１のアンテナ導体３１）に触るだけで、自動的にドアの開錠が行われるシステム等を実現可能である。また人体２を介して電力が送信されるため、電力受信装置２２０に電池がない場合等であっても、認証処理を適正に行うことが可能となる。これにより、例えば電池等を搭載していない軽量で小型の認証装置等を実現することが可能となる。

　＜第３の実施形態＞
　図１６は、第３の実施形態に係る電力送受信システムの構成例を示すブロック図である。図１６では、電力の流れが点線の矢印を用いて模式的に図示されている。
　電力送受信システム３００は、人体２を介して電力を送信する電力送信機を搭載したＵＩ装置３０（電力送信装置３１０又は電力送受信装置３８０）と、人体２を介して電力を受信する電力受信機を搭載したＵＩ装置３０（電力受信装置３２０又は電力送受信装置３８０）とで構成される。
　電力送受信システム３００には、電力送信機を搭載したＵＩ装置３０と、電力受信機を搭載したＵＩ装置３０とがそれぞれ少なくとも１つ設けられる。例えば、電力送受信システム３００は、少なくとも電力送信装置３１０と電力受信装置３２０とを含むシステム、少なくとも電力送信装置３１０と電力送受信装置３８０とを含むシステム、少なくとも電力送受信装置３８０と電力受信装置３２０とを含むシステム、少なくとも２つ以上の電力送受信装置３８０を含むシステムのいずれかのシステムとして構成される。

　また電力送受信システム３００は、ホスト端末３５を有する。
　ホスト端末３５は、電力の送信や受信を行ういずれかのＵＩ装置３０として構成されてもよいし、電力の送受信機能をもたない端末装置により構成されてもよい。
　電力送受信システム３００では、ホスト端末３５により、電力送信機を搭載するＵＩ装置３０による電力送信の動作がそれぞれ制御される。すなわち、ホスト端末３５は、電力送受信システム３００を構成する少なくとも１つの電力送信機による電力の送信を制御する。
　なお、ホスト端末３５が、電力の受信を行うＵＩ装置３０（電力受信装置３２０又は電力送受信装置３８０）として構成された場合、電力を使うホスト端末３５については、電力受信機により蓄電される電源（電池）とは別の電源（電池）を設けても良い。
本実施形態では、ホスト端末３５は、制御部に相当する。

　具体的には、ホスト端末３５は、電力送信機又は電力受信機の少なくとも一方が搭載されたＵＩ装置３０の状況、又は、人体２の状況に応じて、電力送信機から出力される電力信号のオン／オフを設定する。
　ここで、ＵＩ装置３０の状況とは、例えば各ＵＩ装置３０の使用状況や、通信状況、電池残量の状況等である。ホスト端末３５は、ＵＩ装置３０と通信することで、各ＵＩ装置３０の状況を示す情報を適宜取得する。
　また人体２の状況とは、例えばユーザ１の姿勢や、ユーザ１がいる環境、あるいはユーザ１の動作状況等である。ホスト端末３５は、ホスト端末３５本体に設けられたセンサや、各ＵＩ装置３０に設けられたセンサ等を用いて、人体２の状況を示す情報を適宜取得する。

　例えば、ホスト端末３５では、ＵＩ装置３０及び人体２の状況を示す情報に基づいて、電力を送信するべきタイミングが判定される。また電力送信に用いる電力送信機（ＵＩ装置３０）が選択される。そしてこれらの結果をもとに、各電力送信機（信号発生回路）による電力信号のオン／オフを制御する制御信号が生成される。これにより、適切なタイミングで、必要な電力を供給することが可能となる。

　電力送信機や電力受信機を搭載するＵＩ装置３０としては、例えばスマートフォン、タブレット端末、モバイルバッテリー等の携帯端末や、腕時計型の装置、ヘッドホン型の装置、コンタクトレンズ型の装置（ＩＣＬ：Intelligent Contact Lens等）、リング型の装置といったユーザ１が装着して用いるウェアラブルデバイス等が挙げられる。
　なお、コンタクトレンズ型の装置やリング型の装置は、装置サイズが非常に小さいことから、例えば受信専用のＵＩ装置３０として構成される。
　またＰＣ、電子楽器、トレーニング装置、自動車、ゲームコントローラ、枕や毛布等に設けられた装置といった据え置き型の装置がＵＩ装置３０として用いられてもよい。このような据え置き型の装置には、典型的には電力送信機が搭載される。

　図１７は、図１６に示す電力送受信システム３００の動作を示す模式図である。
　図１７Ａ及び図１７Ｂには、電力送信機を備えるＵＩ装置３０（電力送信装置３１０）と、電力受信機を備えるＵＩ装置３０（電力受信装置３２０）との人体２を介した電力の送受信を表す関係が模式的に図示されている。電力送信機を備えるＵＩ装置３０（３１０）には、例えば腕時計型の装置等が含まれる。また電力受信機を備えるＵＩ装置３０（３２０）には、例えばＩＣＬやリング型の装置等が含まれる。
　以下では、電力送信装置３１０として構成されたＵＩ装置３０をＵＩ装置３０（３１０）と記載し、電力受信装置３２０として構成されたＵＩ装置３０をＵＩ装置３０（３２０）と記載し、電力送受信装置３８０として構成されたＵＩ装置３０をＵＩ装置３０（３８０）と記載する。

　各図には、電力送信機を備えるＵＩ装置３０（３１０）として、電力送信機Ａ、電力送信機Ｂ、電力送信機Ｃ…を備える装置がそれぞれ図示されている。
　なお、電力送信機を備えるＵＩ装置３０（３１０）や電力受信機を備えるＵＩ装置３０（３２０）に代えて、電力送受信装置３８０として構成されたＵＩ装置３０（３８０）を用いることも可能である。

　図１７Ａでは、電力送信機を備えるＵＩ装置３０（３１０）が状況に応じて切り替えて用いられる。ホスト端末３５では、例えば、電池の残量が高いＵＩ装置３０（３１０）や、使用されていないＵＩ装置３０（３１０）が優先的に電力を送信する装置として選択される。また、電力を受信する装置に近い装置が電力を送信する装置として選択されてもよい。
　さらに、ユーザ１が据え置き型のＵＩ装置３０（３１０）（ＰＣやゲームコントローラ等）に接触した場合に、電力を送信する装置を、据え置き型のＵＩ装置３０（３１０）に切り替えるといった処理も可能である。

　図１７Ｂでは、電力送信機を備える複数のＵＩ装置３０（３１０）から電力が送信される。この場合、複数の装置から送信された電力が合成される。例えば、電力を受信する装置の電池（蓄電素子等）の残量が低い場合や、電力の消費量が増大した場合等には、複数のＵＩ装置３０（３１０）が電力を送信する装置として選択される。これにより、人体２を介して十分な電力を供給することが可能となる。
　この他、電力の受信効率が低い場合に、電力を送信する装置を徐々に追加するといったことも可能である。
　このように、図１７Ａや図１７Ｂに示す動作を適宜組み合わせることで、シチュエーションにあった、電力送信を実現することが可能である。

　図１８は、電力送受信システム３００の適用例を示すブロック図である。
　図１８Ａに示す電力送受信システム３００には、コンタクトレンズ型装置３０ａと、リング型装置３０ｂと、腕時計型装置３０ｃと、給電用のＵＩ装置３０ｓと、ホスト端末３５とが含まれる。また人体２には、外部アンテナ３６が接続されている。

　コンタクトレンズ型装置３０ａは、ユーザ１の眼に接触して用いられるＵＩ装置３０である。リング型装置３０ｂは、ユーザ１の指に接触して用いられるＵＩ装置３０である。腕時計型装置３０ｃは、ユーザ１の腕（手首）に接触して用いられるＵＩ装置３０である。各装置３０ａ、３０ｂ、及び３０ｃは、電力の受信機能、送信機能、及び送受信機能のいずれかを備えるようにそれぞれ構成される。
　ここでは、コンタクトレンズ型装置３０ａ及びリング型装置３０ｂは、電力の受信専用のＵＩ装置３０（電力受信装置３２０）として構成される。また、腕時計型装置３０ｃは、電力の送受信が可能なＵＩ装置３０（電力送受信装置３８０）として構成される。

　ＵＩ装置３０ｓは、電力送受信装置３８０として構成された装置であり、アンテナ部５３と、電力受信部５４と、蓄電部５５と、電力送信部５６と、通信ユニット５７とを有する。ここでは、ＵＩ装置３０ｓ（３８０）により、人体２に接触する他のＵＩ装置３０（コンタクトレンズ型装置３０ａ（３２０）、リング型装置３０ｂ（３２０）、及び腕時計型装置３０ｃ（３８０））に電力が供給されるものとする。

　アンテナ部５３は、第１の共用アンテナ導体７５と第２の共用アンテナ導体７６とを有する。第１の共用アンテナ導体７５は、人体２に接触して用いられるアンテナ導体であり、第２の共用アンテナ導体７５は、人体２に接触せず大地グランド４と容量結合するアンテナ導体である。
　またアンテナ部５３は、電力受信部５４及び電力送信部５６の共用のアンテナとして用いられる。例えば、電力を送信する場合、第１の共用アンテナ導体７５は第１のアンテナ導体３１として機能し、第２の共用アンテナ導体７６は第２のアンテナ導体３２として機能する。また、電力を受信する場合、第１の共用アンテナ導体７５は第３のアンテナ導体３３として機能し、第２の共用アンテナ導体７６は第４のアンテナ導体３４として機能する。

　電力受信部５４は、アンテナ部５３を介して人体２から電力を取り出す発電装置として機能する。ＵＩ装置３０ｓ（３８０）では、アンテナ部５３と電力受信部５４とにより電力受信機が構成される。
　蓄電部５５は、電力受信部５４が受信した電力を蓄える蓄電素子（電池等）である。蓄電部５５に蓄えられた電力は、電力送信部５６に出力される。
　電力送信部５６は、アンテナ部５３を介して人体２に接触する他のＵＩ装置３０に電力を送信する給電装置として機能する。ＵＩ装置３０ｓ（３８０）では、アンテナ部５３と電力送信部５６とにより電力送信機が構成される。

　通信ユニット５７は、ホスト端末３５と通信して、ＵＩ装置３０ｓ（３８０）による電力の送信や受信を制御する制御信号を取得する。この制御信号に応じて、電力送信部５６の動作（電力の送信のオン／オフ等）や、電力受信部５４の動作（電力の受信のオン／オフ）等が制御される。
　通信ユニット５７としては、例えばＢＬＥや、Ｚｉｇｂｅｅ等の近距離無線通信ユニットや、人体通信ユニットが用いられる。

　ホスト端末３５は、ＵＩ装置３０ｓ（３８０）による電力の送信を制御する。例えば、他のＵＩ装置３０の状況（使用状況、通信状況、電池残量等）や、人体２の状況（ユーザ１の姿勢、環境、動作等）に応じて、電力送信部５６のオン／オフが制御される。また、他のＵＩ装置３０からのリクエストに応じて、電力の送信のオン／オフが制御されてもよい。
　また、ホスト端末３５は、ＵＩ装置３０ｓ（３８０）以外の装置の電力送信機能のオン／オフを制御してもよい。ここでは、電力送受信機能を備える腕時計型装置３０ｃ（３８０）による電力の送信が適宜制御される。

　さらに、ホスト端末３５は、ＵＩ装置３０ｓ（３８０）を含む各装置の電力受信機能のオン／オフを制御してもよい。例えば、電力を送信する装置や、十分に充電されている装置については、電力の受信機能がオフに設定される。逆に電力を必要とする装置については、電力の受信機能がオンに設定される。これにより、電力を必要とする装置を選択的に給電するといったことが可能となり、電力の損失を抑制することが可能となる。

　またホスト端末３５は、ＵＩ装置３０ｓ（３８０）、コンタクトレンズ型装置３０ａ（３２０）、リング型装置３０ｂ（３２０）、及び腕時計型装置３０ｃ（３８０）に搭載されたセンサにより測定されたデータを読み込む。例えば、ユーザ１の脈拍、体温、血中酸素濃度等のデータが適宜読み込まれる。これらのデータは、ユーザ１の状態をモニタリングするアプリケーション等に提供されてもよいし、ＰＣ等の他のデバイスに出力されてもよい。
　ホスト端末３５は、独立した電源（バッテリー等の電池や固定電源）を持つ装置として構成されるが、例えばＵＩ装置３０ｓの蓄電部５５を電源とする装置であってもよい。

　外部アンテナ３６は、人体２に装着されるアンテナである。
　例えば、外部アンテナ３６は、ＵＩ装置３０ｓ（３８０）のアンテナ部５３のうち、第２の共用アンテナ導体７６として構成される。この場合、外部アンテナ３６は、人体２と直接接触せず、大地グランド４と容量結合するアンテナとして機能する。これにより、ＵＩ装置３０ｓ（３８０）における電力の受信効率を向上することが可能となる。
　また、外部アンテナ３６は、第１の共用アンテナ導体７５として構成されてもよい。この場合、外部アンテナ３６は、人体２と直接接触するアンテナとして機能する。これにより、ＵＩ装置３０ｓ（３８０）による電力の送信効率を向上することが可能となる。

　また、外部アンテナ３６は、ＵＩ装置３０ｓ（３８０）とは接続しない独立したアンテナとして構成されてもよい。この場合、例えば人体２のアンテナとしての機能を拡張することが可能となり、電力の受信効率を向上することが可能となる。
　なお人体２には、複数の外部アンテナ３６が装着されてもよいし、外部アンテナ３６が装着されなくてもよい。

　図１８Ｂに示す電力送受信システム３００には、給電用のＵＩ装置３０ｓ（３８０）と、コンタクトレンズ型装置３０ａ（３２０）と、リング型装置３０ｂ（３２０）と、腕時計型装置３０ｃ（３８０）とが含まれる。
　このうち、ＵＩ装置３０ｓ（３８０）には、図１８Ａに示すホスト端末３５と同様の処理を実行するホスト処理部５８が設けられる。この場合、ホスト処理部５８は、図示を省略した通信ユニットを介して他のＵＩ装置３０と通信して、ＵＩ装置３０ｓ（３８０）による電力の送信等を制御する。
　これにより、ＵＩ装置３０ｓ（３８０）は、ホスト端末３５として機能する。このように、ホスト端末３５は、電力の送信機能や受信機能を備えた装置として構成されてもよい。
　なおホスト処理部５８（ホスト端末３５）の電力消費が大きい場合等には、ＵＩ装置３０ｓの蓄電部５５とは別に、ホスト処理部５８を動作させる電源（電池等）が設けられてもよい。

　図１９は、電力送受信システム３００の他の適用例を示すブロック図である。
　図１９に示す電力送受信システム３００には、コンタクトレンズ型装置３０ａ（３２０）と、リング型装置３０ｂ（３２０）と、腕時計型装置３０ｃ（３８０）と、ホスト端末３５とが含まれる。図１９に示す構成は、図１８Ａに示すＵＩ装置３０ｓ（３８０）に代えて、腕時計型装置３０ｃ（３８０）により電力が送信される構成となっている。

　腕時計型装置３０ｃ（３８０）には、アンテナ部５３と、電力受信部５４と、蓄電部５５と、電力送信部５６と、通信ユニット５７とが含まれる。アンテナ部５３は、電力受信部５４及び電力送信部５６の共用のアンテナとなっている。また通信ユニット５７は、腕時計型装置３０ｃ（３８０）とは別体で設けられたホスト端末３５から、電力受信部５４や電力送信部５６の動作を制御する制御信号を取得する。

　ホスト端末３５としては、例えばスマートフォン等のデバイスが用いられる。
　ホスト端末３５は、例えばコンタクトレンズ型装置３０ａ（３２０）及びリング型装置３０ｂ（３２０）が使用されるタイミングに合わせて、腕時計型装置３０ｃ（３８０）の電力送信部５６から電力を送信する。あるいは、コンタクトレンズ型装置３０ａ（３２０）及びリング型装置３０ｂ（３２０）が通信等をしていないタイミングに合わせて電力を送信してもよい。この他、各装置の電池残量が低下した場合に電力を送信するといった処理等が行われてもよい。
　なお、図１８Ｂに示すＵＩ装置３０ｓ（３８０）と同様に、腕時計型装置３０ｃ（３８０）がホスト端末３５として構成されてもよい。

　図２０は、電力送受信システム３００の他の適用例を示すブロック図である。
　図２０に示す電力送受信システム３００には、コンタクトレンズ型装置３０ａ（３２０）と、リング型装置３０ｂ（３２０）と、腕時計型装置３０ｃ（３８０）と、ヘッドホン型装置３０ｄ（３８０）と、ホスト端末３５とが含まれる。図２０に示す構成は、図１８Ａに示すＵＩ装置３０ｓ（３８０）に代えて、ヘッドホン型装置３０ｄ（３８０）により電力が送信される構成となっている。
　ヘッドホン型装置３０ｄには、アンテナ部５３と、電力受信部５４と、蓄電部５５と、電力送信部５６と、通信ユニット５７と、ヘッドバンド型アンテナ３７とが含まれる。
　またユーザ１は、マスクシールド型アンテナ３８を着用しているものとする。
　この場合、ヘッドバンド型アンテナ３７及びマスクシールド型アンテナ３８は、ともに外部アンテナ３６として機能する。

　例えば、ヘッドバンド型アンテナ３７及びマスクシールド型アンテナ３８は、ヘッドホン型装置３０ｄ（３８０）において大地グランド４と容量結合する第２の共用アンテナ導体７６として構成される。これにより、電力の受信効率を向上することが可能となる。
　また、ヘッドバンド型アンテナ３７及びマスクシールド型アンテナ３８は、ヘッドホン型装置３０ｄ（３８０）において人体２に直接接触する第１の共用アンテナ導体７５として構成されてもよい。これにより、電力の伝送効率を向上することが可能となる。
　また、ヘッドバンド型アンテナ３７及びマスクシールド型アンテナ３８は、ヘッドホン型装置３０ｄ（３８０）とは接続しない独立したアンテナとして構成されてもよい。これにより、人体２のアンテナとしての機能が拡張されるため、電力の受信効率を向上することが可能となる。
　この他、ヘッドバンド型アンテナ３７及びマスクシールド型アンテナ３８は、人体２に装着される外部アンテナ３６として機能するように適宜構成されてよい。

　ヘッドホン型装置３０ｄ（３８０）では、電力受信部５４により、人体２を介して受信した電力や、ヘッドバンド型アンテナ３７及びマスクシールド型アンテナ３８で受信した電力が蓄電部５５に供給される。また電力送信部５６により、蓄電部５５を電力源として電力信号が生成され、アンテナ部５３を介して人体２に出力される。
　電力信号に応じた電力は、コンタクトレンズ型装置３０ａ（３２０）、リング型装置３０ｂ（３２０）、及び腕時計型装置３０ｃ（３８０）に供給される。

　このように図２０に示す構成では、ヘッドホン型装置３０ｄ（３８０）は、外部アンテナ３６（、ヘッドバンド型アンテナ３７及びマスクシールド型アンテナ３８）が設けられることで、効率的に電力を受信することが可能である。またヘッドホン型装置３０ｄ（３８０）は、コンタクトレンズ型装置３０ａ（３２０）等と比べて十分に大きく、比較的容量の大きい蓄電部５５等を容易に搭載することが可能である。これにより、他のＵＩ装置３０に対して十分な電力を供給することが可能となる。

　なお、状況によっては電力を送信する装置を、ヘッドホン型装置３０ｄ（３８０）から腕時計型装置３０ｃ（３８０）に切り替えることも可能である。例えば腕時計型装置３０ｃ（３８０）とリング型装置３０ｂ（３２０）とが同じ手に装着されている場合、リング型装置３０ｂ（３２０）の給電は、近傍に存在する腕時計型装置３０ｃ（３８０）を用いて行われる。同様にコンタクトレンズ型装置３０ａ（３２０）の給電は、近傍に存在するヘッドホン型装置３０ｄ（３８０）を用いて行われる。これにより、電力を効率的に供給することが可能となる。
　この他、ヘッドホン型装置３０ｄ（３８０）や腕時計型装置３０ｃ（３８０）の電池残量等に応じて、電力を送信する装置を切り替えるといった処理も可能である。

　図２１は、電力送受信システム３００の他の適用例を示すブロック図である。図２１に示す例では、図１９を参照して説明した構成に加えて、ホスト端末３５に周波数分析部７７が設けられる。なお以下の説明は、図２０に示す構成についても適用可能である。

　周波数分析部７７は、人体２に誘起される電力波形を分析する。電力波形のデータは、例えばホスト端末３５本体に設けられたＡＤコンバータ等を用いて読み込まれる。あるいは、他のＵＩ装置３０が読み込んだ電力波形のデータ等が用いられてもよい。
　周波数分析部７７は、電力波形のデータ（人体２から受信される電磁波周波数）に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行い、電力波形のスペクトルを算出する。このスペクトルを分析して、人体２にかかる電界エネルギーの状況（周波数成分の分布等）が分析される。

　例えば電力波形のスペクトルから、人体２に電荷が誘起されやすい周波数等をリアルタイムでモニタリングすることが可能である（図９参照）。ホスト端末３５では、各シチュエーション（ユーザ１の姿勢、服装、環境等）において電荷が誘起されやすい周波数を算出し、当該周波数を電力信号の送信周波数に設定する。このように、ホスト端末３５は、人体２に誘起される電力波形のスペクトルに基づいて、電力信号の送信周波数を設定する。この場合、電力送信部５６（電力送信機）からは、電荷が誘起されやすい周波数で電力信号が出力される。
　例えば、ユーザ１の体重や体形等を含め人体２には個体差がある。このため、ユーザ１の人体２は、ユーザ１ごとにそれぞれ電力伝送に最適な周波数が異なる。電力送信部５６が出力する電力信号の送信周波数は、人体２に実際に発生する電力波形をもとに設定された周波数であり、人体２の個体差に関わらず電力伝送に適した周波数となる。これにより、人体２に高強度な電力を発生させることが可能となり、電力の受信効率を十分に向上することが可能となる。

　なお、電力波形のモニタリングを行った場合、電力受信部５４側の入力抵抗が下がり、人体２から取り出した電力を消費してしまうといった場合があり得る。このため、電力波形を測定する場合には、常時測定するのではなく、間隔をあけて短時間で測定することが好ましい。これにより、不必要な電力の消費を抑えることが可能となる。

　また、電力信号の周波数が、ＵＩ装置３０間の通信（人体通信や、近距離無線通信等）に用いられる周波数と干渉する場合、通信エラー等が発生する可能性がある。このため、ホスト端末３５では、電力波形のスペクトルから、通信に用いられている帯域を特定し、その帯域を避けて電力信号の周波数が設定される。これにより、通信を阻害することなく給電を行うことが可能となる。
　なお、電力信号の周波数を変更する場合に限定されず、例えば通信に用いられる信号の周波数等が変更されてもよい。

　また、電力受信部５４（電力受信機）が、電力送信部５６から出力される電力信号の周波数と干渉しない周波数を選択するように制御されてもよい。この場合、例えば電力波形のスペクトルから、電力信号の周波数が読み込まれる。そしてその周波数と干渉しない周波数成分を受信するように、電力受信部５４が制御される。これにより、発電・給電間の干渉を回避することが可能となり、電力を必要とするＵＩ装置３０に効率的に電力を供給することが可能となる。

　＜その他の実施形態＞
　本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。

　上記では、主に人体を介して電力を送信する電力送信機、及び人体を介して電力を受信する電力受信機について説明した。これに限定されず、本技術は、人体以外の導体に適用することが可能である。人体以外の導体としては、典型的には金属体が挙げられる。
　ここで金属体とは、例えば筐体、フレーム、配線等の構成部品が金属で構成された物体であり、例えば、電子機器、家電製品、自動車、スチールラック、金網といった様々な物体が含まれる。

　電力送信機には、金属体に接触する第１のアンテナ導体と、金属体に接触せず大地グラントと容量結合する第２のアンテナ導体とが設けられる。また電力受信機には、金属体に接触する第３のアンテナ導体と、金属体に接触せず大地グラントと容量結合する第４のアンテナ導体とが設けられる。
　電力送信機により、第１及び第２のアンテナ導体の間に電力信号が印加されると、金属体には電力信号に応じた電力が発生する。この場合、電力受信機は、第３及び第４のアンテナ導体から、金属体に発生した電力を受信することが可能となる。
　このように、本技術を用いることで、人体と同様に金属体を介した電力の伝送が可能となる。また、上記の各実施形態で説明した内容は、人体に関する記載を、金属体に関する記載として適宜読み替えることが可能である。

　以上説明した本技術に係る特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。

　本開示において、「同じ」「等しい」「直交」等は、「実質的に同じ」「実質的に等しい」「実質的に直交」等を含む概念とする。例えば「完全に同じ」「完全に等しい」「完全に直交」等を基準とした所定の範囲（例えば±１０％の範囲）に含まれる状態も含まれる。

　なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）大地のグランドに接地していない人体に接触して用いられる第１のアンテナ導体と、前記人体に接触せず前記大地のグランドと容量結合する第２のアンテナ導体とを有するアンテナ部と、
　前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体との間に交流の電力信号を印加する信号発生回路と
　を具備する電力送信機。
（２）（１）に記載の電力送信機であって、
　前記第１のアンテナ導体は、金、銀、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、合金、導電性樹脂、導電性ゴムの少なくとも１つからなり、前記人体に接触する導体電極である
　電力送信機。
（３）（２）に記載の電力送信機であって、
　前記導体電極は、前記人体に接触する表面が樹脂コーティングされている
　電力送信機。
（４）（２）又は（３）に記載の電力送信機であって、
　前記導体電極は、平面形状、ピン形状、半球形状、又は、凹凸形状の電極である
　電力送信機。
（５）（２）から（４）のうちいずれか１つに記載の電力送信機であって、
　前記導体電極以外の前記人体と接触する部分が絶縁部材で構成された筐体に収容される
　電力送信機。
（６）（１）から（５）のうちいずれか１つに記載の電力送信機であって、
　前記第２のアンテナ導体は、前記電力送信機の回路基板に設けられたグランドパターン、前記グランドパターンとは別に前記回路基板に設けられた他のパターン、又は、前記電力送信機が収容される筐体のうち前記人体と接触しない部分に設けられた導電部材のいずれか１つである
　電力送信機
（７）（１）から（６）のうちいずれか１つに記載の電力送信機であって、
　前記電力信号は、パルス信号又は正弦信号である
　電力送信機。
（８）（１）から（７）のうちいずれか１つに記載の電力送信機であって、
　前記電力信号の周波数は、前記人体に電荷を誘起しやすい周波数に設定される
　電力送信機。
（９）（１）から（８）のうちいずれか１つに記載の電力送信機であって、
　前記信号発生回路は、前記電力送信機による電力の伝送を制御する制御部から出力された制御信号に応じて前記電力信号を生成する
　電力送信機。
（１０）（９）に記載の電力送信機であって、
　前記制御信号は、前記電力信号のオン／オフを指定する信号、又は前記電力信号の周波数を指定する信号の少なくとも一方である
　電力送信機。
（１１）（１）から（１０）のうちいずれか１つに記載の電力送信機であって、
　前記人体に接触する携帯型の装置、又は、前記人体に接触する据え置き型の装置のいずれか一方に搭載される
　電力送信機。
（１２）（１）から（１１）のうちいずれか１つに記載の電力送信機を搭載した電力送受信装置であって、
　前記第１のアンテナ導体に接続される整流回路を有し、前記アンテナ部に生じる交流の電力を前記整流回路により整流して受信する電力受信機と、
　前記信号発生回路及び前記整流回路のいずれか一方に、前記アンテナ部を切り替えて接続するスイッチ回路とを具備する
　電力送受信装置。
（１３）（１２）に記載の電力送受信装置であって、さらに、
　前記整流回路により整流された電力を貯める蓄電素子を具備し、
　前記信号発生回路は、前記蓄電素子を電力源として前記電力信号を生成する
　電力送受信装置。
（１４）（１）から（１３）のうちいずれか１つに記載の電力送信機を搭載した人体通信装置であって、
　前記アンテナ部に接続され人体通信を行う通信部と、
　前記アンテナ部と前記信号発生回路とを接続し前記人体通信の周波数よりも低い周波数の信号を通過させる第１の経路と、前記アンテナ部と前記通信部とを接続し前記人体通信の周波数の信号を通過させる第２の経路とを有する分離回路とを具備し、
　前記信号発生回路は、前記前記人体通信の周波数よりも低い周波数の前記電力信号を生成する
　人体通信装置。
（１５）大地のグランドに接地していない人体に接触させて用いる第１のアンテナ導体と、前記人体に接触せず前記大地のグランドと容量結合する第２のアンテナ導体とを有するアンテナ部と、前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体との間に交流の電力信号を印加する信号発生回路とを有する少なくとも１つの電力送信機と、
　前記人体を介して前記電気信号に応じた電力を受信する少なくとも１つの電力受信機と
　を具備する電力送受信システム。　　
（１６）（１５）に記載の電力送受信システムであって、さらに、
　前記少なくとも１つの電力送信機による電力の送信を制御する制御部を具備する
　電力送受信システム。
（１７）（１６）に記載の電力送受信システムであって、
　前記制御部は、前記電力送信機又は前記電力受信機の少なくとも一方が搭載された装置の状況、又は、前記人体の状況に応じて、前記電力送信機から出力される前記電力信号のオン／オフを設定する
　電力送受信システム。
（１８）（１６）又は（１７）に記載の電力送受信システムであって、
　前記制御部は、前記人体に誘起される電力波形のスペクトルに基づいて、前記電力信号の周波数を設定する
　電力送受信システム。

　１…ユーザ
　２…人体
　４…大地グランド
　１０、２１０、３１０…電力送信装置
　１１…電力送信機
　１２、２１２…アンテナ部
　１３、２１３…信号発生回路
　３１…第１のアンテナ導体
　３２…第２のアンテナ導体
　３５…ホスト端末
　４０…導体電極
　４４…基板グランド
　４６、４６ａ、４６ｂ…ケース
　５２…導体パターン
　７７…周波数分析部
　８０、２８０、３８０…電力送受信装置
　２０１、２０２、２０３…ダイプレクサー
　２１８、２２８、２８８…人体通信ユニット
　１００、２００、３００…電力送受信システム

Claims (18)

1. 　大地のグランドに接地していない人体に接触して用いられる第１のアンテナ導体と、前記人体に接触せず前記大地のグランドと容量結合する第２のアンテナ導体とを有するアンテナ部と、
   　前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体との間に交流の電力信号を印加する信号発生回路と
   　を具備する電力送信機。
2. 　請求項１に記載の電力送信機であって、
   　前記第１のアンテナ導体は、金、銀、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、合金、導電性樹脂、導電性ゴムの少なくとも１つからなり、前記人体に接触する導体電極である
   　電力送信機。
3. 　請求項２に記載の電力送信機であって、
   　前記導体電極は、前記人体に接触する表面が樹脂コーティングされている
   　電力送信機。
4. 　請求項２に記載の電力送信機であって、
   　前記導体電極は、平面形状、ピン形状、半球形状、又は、凹凸形状の電極である
   　電力送信機。
5. 　請求項２に記載の電力送信機であって、
   　前記導体電極以外の前記人体と接触する部分が絶縁部材で構成された筐体に収容される
   　電力送信機。
6. 　請求項１に記載の電力送信機であって、
   　前記第２のアンテナ導体は、前記電力送信機の回路基板に設けられたグランドパターン、前記グランドパターンとは別に前記回路基板に設けられた他のパターン、又は、前記電力送信機が収容される筐体のうち前記人体と接触しない部分に設けられた導電部材のいずれか１つである
   　電力送信機
7. 　請求項１に記載の電力送信機であって、
   　前記電力信号は、パルス信号又は正弦信号である
   　電力送信機。
8. 　請求項１に記載の電力送信機であって、
   　前記電力信号の周波数は、前記人体に電荷を誘起しやすい周波数に設定される
   　電力送信機。
9. 　請求項１に記載の電力送信機であって、
   　前記信号発生回路は、前記電力送信機による電力の伝送を制御する制御部から出力された制御信号に応じて前記電力信号を生成する
   　電力送信機。
10. 　請求項９に記載の電力送信機であって、
    　前記制御信号は、前記電力信号のオン／オフを指定する信号、又は前記電力信号の周波数を指定する信号の少なくとも一方である
    　電力送信機。
11. 　請求項１に記載の電力送信機であって、
    　前記人体に接触する携帯型の装置、又は、前記人体に接触する据え置き型の装置のいずれか一方に搭載される
    　電力送信機。
12. 　請求項１に記載の電力送信機を搭載した電力送受信装置であって、
    　前記第１のアンテナ導体に接続される整流回路を有し、前記アンテナ部に生じる交流の電力を前記整流回路により整流して受信する電力受信機と、
    　前記信号発生回路及び前記整流回路のいずれか一方に、前記アンテナ部を切り替えて接続するスイッチ回路とを具備する
    　電力送受信装置。
13. 　請求項１２に記載の電力送受信装置であって、さらに、
    　前記整流回路により整流された電力を貯める蓄電素子を具備し、
    　前記信号発生回路は、前記蓄電素子を電力源として前記電力信号を生成する
    　電力送受信装置。
14. 　請求項１に記載の電力送信機を搭載した人体通信装置であって、
    　前記アンテナ部に接続され人体通信を行う通信部と、
    　前記アンテナ部と前記信号発生回路とを接続し前記人体通信の周波数よりも低い周波数の信号を通過させる第１の経路と、前記アンテナ部と前記通信部とを接続し前記人体通信の周波数の信号を通過させる第２の経路とを有する分離回路とを具備し、
    　前記信号発生回路は、前記前記人体通信の周波数よりも低い周波数の前記電力信号を生成する
    　人体通信装置。
15. 　大地のグランドに接地していない人体に接触させて用いる第１のアンテナ導体と、前記人体に接触せず前記大地のグランドと容量結合する第２のアンテナ導体とを有するアンテナ部と、前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体との間に交流の電力信号を印加する信号発生回路とを有する少なくとも１つの電力送信機と、
    　前記人体を介して前記電気信号に応じた電力を受信する少なくとも１つの電力受信機と
    　を具備する電力送受信システム。　　
16. 　請求項１５に記載の電力送受信システムであって、さらに、
    　前記少なくとも１つの電力送信機による電力の送信を制御する制御部を具備する
    　電力送受信システム。
17. 　請求項１６に記載の電力送受信システムであって、
    　前記制御部は、前記電力送信機又は前記電力受信機の少なくとも一方が搭載された装置の状況、又は、前記人体の状況に応じて、前記電力送信機から出力される前記電力信号のオン／オフを設定する
    　電力送受信システム。
18. 　請求項１７に記載の電力送受信システムであって、
    　前記制御部は、前記人体に誘起される電力波形のスペクトルに基づいて、前記電力信号の周波数を設定する
    　電力送受信システム。

Images