(57)【要約】【課題】無線通信装置を人体に装着して通信を行う場合の伝搬環境における、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる人体ファントム装置を提供する。【解決手段】頭部１０と胴体部３０と肩部２０と腕部４０とを有し、人体上の部位に装着された少なくとも１つの無線通信装置と他の無線通信装置との間で通信が行われる場合の伝搬環境を再現する擬似人体である人体ファントム装置１であって、腕部４０の一端と肩部２０とを連結し、腕部４０の一端を中心に腕部４０を前後方向に回動させるための腕可動連結部５０と、腕部４０の他端を下方から支持し、腕部４０の前後方向への回動を案内するレール部６０と、腕部４０の前後方向への角度を所定の角度で保持するレール押接部４１とを備える。【選択図】図２
2011257157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部と胴体部と肩部と腕部とを有し、人体上の部位に装着された少なくとも１つの無線通信装置と他の無線通信装置との間で通信が行われる場合の伝搬環境を再現する擬似人体である人体ファントム装置であって、
前記腕部の一端と前記肩部とを連結し、前記腕部の一端を中心に前記腕部を前後方向に回動させるための腕可動連結部と、
前記腕部の他端を下方から支持し、前記腕部の前後方向への回動を案内するレール部と、
前記腕部の前後方向への角度を所定の角度で保持する腕保持部と
を備える人体ファントム装置。
【請求項２】
前記腕保持部は、前記腕部の他端に配置され、前記レール部に押接されることで、前記腕部を前記所定の角度で保持するレール押接部を有する
請求項１に記載の人体ファントム装置。
【請求項３】
前記腕保持部は、
前記レール部の端部に接続され、回転可能に配置されたプーリーを有するプーリー部と、
前記プーリーを経由して前記腕部の他端に接続された紐状部材と、
前記紐状部材を動作させて前記腕部を前後方向に回動させることで、前記腕部を前記所定の角度で保持する腕可動制御部とを備える
請求項１に記載の人体ファントム装置。
【請求項４】
前記腕保持部は、前記レール部の両端部に接続された２つの前記プーリー部を備え、
前記紐状部材は、前記２つのプーリー部が有する２つのプーリーを経由して前記腕部の他端に接続された環状の部材であり、
前記腕可動制御部は、
前記レール部の下方に配置され、前記紐状部材に当接して前記紐状部材を動作させることで、環状の前記紐状部材を前記２つのプーリーまわりに回転させる回転機構と、
前記腕部を前記所定の角度で保持するように、前記回転機構に前記紐状部材を回転させることで前記腕部を前後方向に回動させる腕制御部とを備える
請求項３に記載の人体ファントム装置。
【請求項５】
さらに、
前記レール部と前記腕部とを左右方向にスライドさせるスライド機構を備える
請求項１〜４のいずれか１項に記載の人体ファントム装置。
【請求項６】
さらに、
前記レール部を下方から支持するレール支柱部を備える
請求項１〜５のいずれか１項に記載の人体ファントム装置。
【請求項７】
さらに、
前記レール部の両端部を下方から支持する２つのレール支柱部を備える
請求項１〜５のいずれか１項に記載の人体ファントム装置。
【請求項８】
前記レール部及び前記腕可動連結部は、非導電性材料で形成されている
請求項１〜７のいずれか１項に記載の人体ファントム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体上の部位に装着された少なくとも１つの無線通信装置と他の無線通信装置との間で通信が行われる場合の伝搬環境を再現する擬似人体である人体ファントム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療、ヘルスケア等の用途において、比較的狭いエリアで近距離無線通信を行うＷＢＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｂｏｄｙ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）が注目されている。ＷＢＡＮは、生体モニタ用センサやＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等が内蔵されている無線通信装置をユーザーが携帯または装着して通信を行うためのネットワークである。この場合、ＷＢＡＮは、生体信号などのデータを収集し伝送することによって、リアルタイム性と効率性の向上を目的として使用される。ここで、生体情報は、例えば、ユーザーの体温、脈拍、血圧等の情報である。
【０００３】
図１１は、従来のＷＢＡＮのシステム構成の一例を示す図である。同図に示されるＷＢＡＮシステムでは、人体近傍ネットワーク１０００内で、無線通信装置１００であるセンサノード１１０とマスタノード１２０がそれぞれ通信を行う。またマスタノード１２０が、人体の各部に装着されているセンサノード１１０を代表して、外部機器２０００と通信を行う。外部機器２０００は、センサノード１１０が収集した生体情報を元に、リアルタイムにユーザーへ健康状態を通知したり、外部機器２０００から病院などの医療機関へ生体情報を通知したりして、ユーザーの病気の早期発見などに役立てる。
【０００４】
なお、マスタノード１２０を利用せず、人体（ユーザー）の各部に装着されている各センサノード１１０が直接外部機器２０００と通信を行ってもよい。
【０００５】
このように人体近傍で使用される無線通信装置などの電磁波を発する機器の開発及び評価においては、無線通信装置やアンテナが人体の影響をどの程度受けて、特性にどの程度影響するのかを定量的に明らかにする必要がある。しかしながら、無線通信装置やアンテナが人体から受ける影響を考慮する場合、実際の人体評価では個体差があり、再現性を確保するのが困難である。また、長時間の連続測定が不可能である。そこで、擬似人体である人体ファントム装置を用いて、電磁波の人体への影響を推定したり、人体による無線通信装置やそれに内蔵されるアンテナへの影響を評価したりされている。
【０００６】
従来の無線通信に使用されるアンテナ及び無線通信装置をユーザーが携帯または装着して使った場合の人体ファントムとしては、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【０００７】
特許文献１では、携帯電話を通話姿勢で保持した場合の、携帯電話のアンテナと人体頭部との位置関係によるアンテナ特性の変化を精度良く評価することができる人体ファントム装置が提案されている。
【０００８】
また、特許文献２では、例えば携帯電話でのＷｅｂサイト閲覧や電子メールの送受信などのデータ通信時の姿勢を模擬し、それら無線通信装置である携帯電話の表示画面を、人体胴部の前方で覗き見る姿勢で保持し、アンテナ性能を評価することができる人体ファントム装置が提案されている。
【０００９】
上記のように、携帯電話は、ユーザーが使う姿勢が通信相手である基地局に対して一定であり、特に携帯電話の場合、基地局から携帯電話まで遠方界にあるため、基地局からの電磁波は携帯電話に対して到来波が一様に分布する。したがって人体の部位による遮蔽（以下、シャドウイングと呼ぶ）による影響よりも、人体が無線通信装置である携帯電話に近づくことによるアンテナ性能へ与える影響が大きかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１０７３９６号公報
【特許文献２】特開２００４−２８６７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＷＢＡＮシステムの場合、センサノード及びマスタノードが人体上に設置されるため、人体近傍での無線通信装置の通信を行った場合の伝搬環境を模擬することが重要である。
【００１２】
ここで、上述する２つの文献における人体ファントム装置では、無線通信装置を保持する姿勢が一定であり、人体とアンテナの距離を変えることでアンテナ性能の測定を行うものであった。したがって、複数の無線通信装置を人体上の異なる部位に装着し、それらの間で通信を行う場合の、人体の部位、例えば、肩や腕によるシャドウイングの影響や、ユーザーの動きによる無線通信装置への影響による無線性能の変化を、正確に測定することができなかった。
【００１３】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境において、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる人体ファントム装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の従来の課題を解決するために、本発明に係る人体ファントム装置は、頭部と胴体部と肩部と腕部とを有し、人体上の部位に装着された少なくとも１つの無線通信装置と他の無線通信装置との間で通信が行われる場合の伝搬環境を再現する擬似人体である人体ファントム装置であって、前記腕部の一端と前記肩部とを連結し、前記腕部の一端を中心に前記腕部を前後方向に回動させるための腕可動連結部と、前記腕部の他端を下方から支持し、前記腕部の前後方向への回動を案内するレール部と、前記腕部の前後方向への角度を所定の角度で保持する腕保持部とを備える。
【００１５】
本態様によると、腕部の前後方向への角度を所定の角度で保持することで、腕部を任意の角度で止めることができる。このため、人体の静的状態において、例えばユーザーの腰部と頭部とに装着した無線通信装置で通信が行われる場合の伝搬環境を模擬することができる。したがって、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境において、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる。
【００１６】
また、好ましくは、前記腕保持部は、前記腕部の他端に配置され、前記レール部に押接されることで、前記腕部を前記所定の角度で保持するレール押接部を有する。
【００１７】
本態様によると、レール押接部がレール部に押接されることで、腕部が所定の角度で保持される。このため、簡易に、腕部を任意の角度で止めることができる。したがって、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境において、簡易に、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる。
【００１８】
また、前記腕保持部は、前記レール部の端部に接続され、回転可能に配置されたプーリーを有するプーリー部と、前記プーリーを経由して前記腕部の他端に接続された紐状部材と、前記紐状部材を動作させて前記腕部を前後方向に回動させることで、前記腕部を前記所定の角度で保持する腕可動制御部とを備えていてもよい。
【００１９】
本態様によると、紐状部材を動作させて腕部を前後方向に回動させることで、腕部を所定の角度で保持する。このため、腕部を連続的に動かすことができ、人体の動的状態において、例えばユーザーの腰部と頭部に装着した無線通信装置で通信が行われる場合の伝搬環境を模擬することができる。したがって、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境において、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる。また、腕部を連続的に動作させることにより、腕部の速度、加速度などのユーザーの動きに応じた場合の無線性能の評価を行うことができる。
【００２０】
また、好ましくは、前記腕保持部は、前記レール部の両端部に接続された２つの前記プーリー部を備え、前記紐状部材は、前記２つのプーリー部が有する２つのプーリーを経由して前記腕部の他端に接続された環状の部材であり、前記腕可動制御部は、前記レール部の下方に配置され、前記紐状部材に当接して前記紐状部材を動作させることで、環状の前記紐状部材を前記２つのプーリーまわりに回転させる回転機構と、前記腕部を前記所定の角度で保持するように、前記回転機構に前記紐状部材を回転させることで前記腕部を前後方向に回動させる腕制御部とを備える。
【００２１】
本態様によると、腕部を所定の角度で保持するように、回転機構に環状の紐状部材を回転させることで腕部を前後方向に回動させる。これにより、例えばパーソナルコンピュータなどの外部機器を通じて、モータなどの回転機構に速度、加速度などのパラメータを任意に与えることができ、かつ、容易に測定系を自動化することができる。また、回転機構が導電性材料で形成されていても、当該回転機構は、レール部の下方に配置されているため、無線性能の測定に与える影響は小さい。このため、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境を自動で容易に模擬することができ、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる。
【００２２】
また、好ましくは、さらに、前記レール部と前記腕部とを左右方向にスライドさせるスライド機構を備える。
【００２３】
本態様によると、レール部と腕部とが左右方向にスライド可能である。このため、胴体部と腕部との距離を変更することができるため、例えばユーザーの腰部近傍に無線通信装置が設置された場合に、腕部と無線通信装置との距離に応じた伝搬環境を模擬することができる。したがって、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境を正確に模擬し、無線通信装置の無線特性を精度良く測定することができる。
【００２４】
また、好ましくは、さらに、前記レール部を下方から支持するレール支柱部を備える。
【００２５】
本態様によると、レール部をレール支柱部で下方から支持して、レール部を固定することができる。このため、レール支柱部が、人体ファントム装置の上半身に装着された無線通信装置の無線性能に与える影響を小さくすることができる。したがって、人体の上半身に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境において、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる。
【００２６】
また、好ましくは、さらに、前記レール部の両端部を下方から支持する２つのレール支柱部を備える。
【００２７】
本態様によると、レール部の両端部を２つのレール支柱部で支持する。このため、１つのレール支柱部にかかる負荷が少なくなり強度が保たれるのと同時に、レール支柱部を胴体部から離すことができるので、レール支柱部が無線通信装置の無線性能に与える影響を小さくすることができる。したがって、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境において、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる。
【００２８】
また、好ましくは、前記レール部及び前記腕可動連結部は、非導電性材料で形成されている。
【００２９】
本態様によると、レール部及び腕可動連結部は、非導電性材料で形成されている。つまり、人体を構成する部位以外は、樹脂などの非導電性材料で形成されている。このため、無線通信装置が人体ファントム装置に設置された場合の無線通信装置の無線性能に与える影響を小さくすることができる。したがって、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境において、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明により、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境において、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態１における人体ファントム装置の外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１における人体ファントム装置の構成を示す図である。
【図３Ａ】実施の形態１における人体ファントム装置のレール部及びレール支柱部の構成を示す図である。
【図３Ｂ】実施の形態１における人体ファントム装置の腕部とレール部の接続部分の構成を示す図である。
【図４】実施の形態１における人体ファントム装置を構成するレール支柱部のスライド機構を示す図である。
【図５】実施の形態１における人体ファントム装置への無線通信装置の装着位置の一例を示す図である。
【図６】実施の形態１の変形例における人体ファントム装置を構成するレール支柱部の一例を示す図である。
【図７】実施の形態２における人体ファントム装置の構成を示す図である。
【図８Ａ】実施の形態２における人体ファントム装置のレール部の構成を説明するための図である。
【図８Ｂ】実施の形態２における人体ファントム装置のプーリー部の構成を示す側面図である。
【図８Ｃ】実施の形態２における人体ファントム装置のプーリー部の構成を示す正面図である。
【図９】実施の形態３における人体ファントム装置を用いたアンテナ測定装置の構成を示す図である。
【図１０Ａ】実施の形態３における腕の角度を０度とした場合の実際の人体で測定した指向性電力利得を示す図である。
【図１０Ｂ】実施の形態３における腕の角度を１０度とした場合の実際の人体で測定した指向性電力利得を示す図である。
【図１０Ｃ】実施の形態３における腕の角度を０度とした場合の人体ファントム装置で測定した指向性電力利得を示す図である。
【図１０Ｄ】実施の形態３における腕の角度を１０度とした場合の人体ファントム装置で測定した指向性電力利得を示す図である。
【図１１】従来のＷＢＡＮのシステム構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、同一部位には同一の符号を付けている。また、それら同一符号の部位の名称及び機能は同じであるため、それらについての詳細な説明は行わない場合がある。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における人体ファントム装置１の外観を示す斜視図である。
【００３４】
図２は、実施の形態１における人体ファントム装置１の構成を示す図である。具体的には、同図の（ａ）は、人体ファントム装置１を正面方向から見た図である。また、同図の（ｂ）は、人体ファントム装置１を側面方向から見た図である。なお、同図に示すＸ方向は人体ファントム装置１の前後方向、Ｙ方向は人体ファントム装置１の左右方向、Ｚ方向は人体ファントム装置１の上下方向である。
【００３５】
人体ファントム装置１は、人体上の部位に装着された少なくとも１つの無線通信装置と他の無線通信装置との間で通信が行われる場合の伝搬環境を再現する擬似人体である。これらの図１に示すように、人体ファントム装置１は、頭部１０、肩部２０、胴体部３０、腕部４０、腕可動連結部５０、レール部６０、レール支柱部７０及び台座部８０を備えている。
【００３６】
頭部１０は、人体ファントム装置１の頭部であり、円筒形状の部位である。なお、頭部１０の形状は、円筒形状に限定されず、角柱形状などであってもよい。
【００３７】
胴体部３０は、頭部１０の下方に配置された人体ファントム装置１の胴体部であり、円筒形状の部位である。ここで、胴体部３０は、運搬がしやすいよう、３つに分割できる構成としている。なお、胴体部３０は、いくつに分離できる構成であってもよいし、分離できない構成であってもよい。また、胴体部３０の形状は、円筒形状に限定されず、角柱形状などであってもよい。
【００３８】
肩部２０は、胴体部３０から左右方向（図２に示すＹ軸方向）に突出した人体ファントム装置１の肩部である。具体的には、肩部２０は、頭部１０と胴体部３０とを繋ぐ、左右方向に延びる矩形状の部位である。なお、肩部２０の形状は、矩形状に限定されず、円筒形状などであってもよい。
【００３９】
腕部４０は、肩部２０の下方に配置された人体ファントム装置１の腕部であり、円筒形状の部位である。なお、腕部４０の形状は、円筒形状に限定されず、角柱形状などであってもよい。
【００４０】
腕可動連結部５０は、肩部２０の下部に配置され、腕部４０の一端（上端）と肩部２０とを連結し、腕部４０の一端を中心に腕部４０を前後方向（図２に示すＸ軸方向）に回動させるための部位である。つまり、腕可動連結部５０は、肩部２０の下部に固定されるとともに、腕部４０の上端と接続されて、腕部４０が上端を中心に前後方向に回動する。
【００４１】
レール部６０は、腕部４０の他端（下端）を下方から支持し、腕部４０の前後方向への回動を案内するレールである。つまり、レール部６０に沿って、腕部４０を人体ファントム装置１の正面方向、及び人体ファントム装置１の背面方向に動かすことができる。
【００４２】
具体的には、レール部６０は、前後方向に延びる円弧形状のレールであり、当該レール部６０上を腕部４０の下端部がスライドすることで、腕部４０が、垂直方向との角度が＋４０度〜−４０度になるように回動することができる。なお、レール部６０の長さは一意に決めているが、実際に人が動かせる範囲まで拡張してもよい。なお、腕部４０とレール部６０との接続部分（図２の（ｂ）に示す４０Ａの部分）の詳細については、後述する。
【００４３】
レール支柱部７０は、レール部６０の中央部を下方から支える円柱形状の柱である。なお、レール支柱部７０の形状は、円柱形状に限定されず、角柱形状などであってもよい。
【００４４】
台座部８０は、胴体部３０及びレール支柱部７０を下方から固定する平板形状の台座である。なお、台座部８０の形状は、平板形状に限定されず、矩形状などであってもよい。
【００４５】
ここで、頭部１０、肩部２０、胴体部３０、及び腕部４０は、外側が樹脂などの非導電性材料で形成されており、内部に人体等価液剤が充填されている。ここで、人体等価液剤とは、生理食塩水や生理食塩水とエチレングリコールとの混合液などである。
【００４６】
なお、頭部１０、肩部２０、胴体部３０、及び腕部４０は、固体の人体等価材料で形成されていてもよい。ここで、固体の人体等価材料とは、例えば、シリコーンゴムにカーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ）などの導電性物質を混ぜ合わせて電気特性をコントロールできるようにした固体材料である。このように、固体の人体等価材料もしくは内部に人体等価液剤を充填することにより、実際の人体で測定する場合と同様の伝搬環境を与えることができる。
【００４７】
また、腕可動連結部５０、レール部６０、レール支柱部７０及び台座部８０は、電磁波の影響が少ない樹脂などの非導電性材料で形成されている。非導電性材料とは、例えば、アクリル、ポリエチレンなどのプラスチックが挙げられる。
【００４８】
図３Ａ及び図３Ｂは、実施の形態１における人体ファントム装置１の構成要素の一部であるレール部６０に関係する部分について示している図である。具体的には、図３Ａは、レール部６０及びレール支柱部７０の構成を示す図であり、図３Ｂは、腕部４０とレール部６０との接続部分（図２の（ｂ）に示された４０Ａの部分）の構成を示す図である。
【００４９】
図３Ａに示すように、レール部６０は、腕部４０の軌道を安定させるためレール溝６１を備えている。つまり、腕部４０の下端部がレール溝６１に挿入されて、レール溝６１に沿ってレール部６０内をスライドすることで、腕部４０が上端部を中心に回動する。
【００５０】
また、レール支柱部７０は、レール部６０の設置を安定させるための平板状のレール補強板７３と、支柱７１の長さを変えることができる円筒形状のレール伸縮部７２とを備えている。これにより、レール伸縮部７２を設けることで、腕部４０を下から支える際の設置を容易にすることができる。また、レール支柱部７０は、円柱形状の支柱７１と台座部８０とを接続するための平板状のレール支柱台座部７４を備えている。
【００５１】
また、図３Ｂに示すように、腕部４０の先端（図２の（ｂ）に示された４０Ａの部分）には、腕部４０とレール部６０とを接続するための、レール押接部４１とレール接続部４２とネジ部４３とが備えられている。
【００５２】
レール押接部４１は、腕部４０の他端（下端）に配置され、レール部６０に押接されることで、腕部４０の前後方向への角度を所定の角度で保持する部材である。具体的には、レール押接部４１は、中央にネジ部４３のネジ山と嵌合する孔が形成された円盤形状の部材であり、レール押接部４１を回転させることで、レール押接部４１をレール部６０に向けて下降させ、レール部６０に押接させることができる。レール押接部４１は、例えば、ネジ部４３と嵌め合うことができるナットである。
【００５３】
このように、レール押接部４１をレール部６０に押接させることで、腕部４０をレール部６０上の任意の場所で止めることができる。また、図には示さないが、レール押接部４１は、レール部６０に固定するため滑り止め用の材質から構成されることが好ましい。なお、レール押接部４１は、特許請求の範囲に記載の「腕保持部」に包含される。
【００５４】
レール接続部４２は、腕部４０とレール部６０とを接続する球体であり、レール溝６１に挿入され、レール溝６１内を摺動しながら移動することで、腕部４０が上端部を中心に回動する。
【００５５】
また、図には示さないが、レール部６０の側面部に、腕部４０の垂直方向からの角度を示すための角度表示をしてもよい。この構成により、測定者は、腕部４０の垂直方向からの角度を瞬時に確認することができる。
【００５６】
図４は、実施の形態１における人体ファントム装置１を構成するレール支柱部７０のスライド機構を示す図である。
【００５７】
ここで、スライド機構とは、レール部６０と腕部４０とを左右方向にスライドさせる機構である。
【００５８】
つまり、レール支柱台座部７４の前後方向のそれぞれには、左右方向に延びるビス止め孔Ｈ２０が備えられており、台座部８０には、レール部６０の左右方向の位置を変えるため、当該ビス止め孔Ｈ２０のそれぞれに対応した複数のビス止め孔Ｈ３０が備えられている。そして、それぞれのビス止め孔Ｈ２０の両端に２つのビスＢ１０を貫通させてビス止め孔Ｈ３０に挿入し、レール支柱台座部７４を台座部８０に対して任意の位置で固定させることで、当該任意の位置にレール支柱部７０をスライドさせることができる。
【００５９】
また、図には示さないが、図４に示すレール支柱部７０を図１に示す腕可動連結部５０に置き換えた構成と同じにすることで、レール部６０と同様に、腕部４０を肩部２０の下部で左右方向にスライドさせることができる。つまり、腕可動連結部５０を肩部２０に対して左右方向にスライドさせて任意の位置で固定させることで、当該任意の位置に腕部４０をスライドさせることができる。
【００６０】
このように、腕部４０とレール部６０とを同時にスライドさせることにより、腕部４０と胴体部３０との距離を精度良く変えることができる。
【００６１】
次に、人体ファントム装置１に、タグである無線通信装置１００を設置した場合の構成について、説明する。
【００６２】
図５は、実施の形態１における人体ファントム装置１への無線通信装置１００の装着位置の一例を示す図である。
【００６３】
具体的には、図５の（ａ）は、人体ファントム装置１にタグを装着する場所の一例を示す正面図である。図５の（ｂ）は、人体ファントム装置１にタグを装着する場所の一例を示す側面図である。
【００６４】
ここで、無線通信装置１００の装着位置は、頭部１０と胴体部３０の腰部である。この場合、胴体部３０の腰部に装着された無線通信装置１００は、腕部４０の影響を受ける。つまり、腕部４０は、当該腰部に装着された無線通信装置１００の無線性能、特にアンテナ特性（例えば、放射特性、インピーダンス特性）に影響を与える。
【００６５】
また、当該腰部に装着された無線通信装置１００の頭部１０の方向への電磁波の放射は、肩部２０のシャドウイングの影響を受ける。このため、肩部２０は、腰部に装着された無線通信装置１００と頭部１０に装着された無線通信装置１００との通信性能に影響を与えることが容易に想像できる。
【００６６】
以上の構成により、ユーザーが携帯または装着した複数の無線通信装置、または無線通信装置と外部機器との通信を行う場合、肩や腕によるシャドウイングの影響や、ユーザーの動きによる無線通信装置への影響による無線性能、例えば無線通信装置のアンテナ特性やそれら無線通信装置間の伝搬損失や、データの誤り率を精度良く評価することができる。
【００６７】
つまり、本実施の形態１に係る人体ファントム装置１によれば、腕部４０の前後方向への角度を所定の角度で保持することで、腕部４０を任意の角度で止めることができる。このため、人体の静的状態において、例えばユーザーの腰部と頭部とに装着した無線通信装置で通信が行われる場合の伝搬環境を模擬することができる。したがって、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境において、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる。
【００６８】
また、レール押接部４１がレール部６０に押接されることで、腕部４０が所定の角度で保持される。このため、簡易に、腕部４０を任意の角度で止めることができる。したがって、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境において、簡易に、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる。
【００６９】
また、レール部６０と腕部４０とが左右方向にスライド可能である。このため、胴体部３０と腕部４０との距離を変更することができるため、例えばユーザーの腰部近傍に無線通信装置が設置された場合に、腕部と無線通信装置との距離に応じた伝搬環境を模擬することができる。したがって、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境を正確に模擬し、無線通信装置の無線特性を精度良く測定することができる。
【００７０】
また、レール部６０をレール支柱部７０で下方から支持して、レール部６０を固定することができる。このため、レール支柱部７０が、人体ファントム装置１の上半身に装着された無線通信装置１００の無線性能に与える影響を小さくすることができる。したがって、人体の上半身に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境において、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる。
【００７１】
また、レール部６０及び腕可動連結部５０などの人体を構成しない部分は、樹脂などの非導電性材料で形成されている。このため、無線通信装置１００が人体ファントム装置１に設置された場合の無線通信装置１００の無線性能に与える影響を小さくすることができる。したがって、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境において、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる。
【００７２】
（実施の形態１の変形例）
ここで、上記実施の形態１では、レール支柱部７０は、左右に１つずつ備えられていた。しかし、本変形例では、レール支柱部７０は、左右に２つずつ備えられている。
【００７３】
図６は、実施の形態１の変形例における人体ファントム装置２を構成するレール支柱部７０の一例を示す図である。
【００７４】
同図に示すように、人体ファントム装置２は、レール部６０の両端部を下方から支持する２つのレール支柱部７０を備えている。つまり、人体ファントム装置２は、左右のレール部６０それぞれに対して、２つずつレール支柱部７０（合計４本のレール支柱部７０）を備えている。そして、これら４本のレール支柱部７０は、台座部８０に接続されている。
【００７５】
また、それぞれのレール支柱部７０は、支柱７１、レール伸縮部７２及びレール支柱台座部７４を備えている。なお、支柱７１、レール伸縮部７２及びレール支柱台座部７４は、図３Ａに示された実施の形態１のレール支柱部７０の支柱７１、レール伸縮部７２及びレール支柱台座部７４と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００７６】
同図に示すレール支柱部７０の構成により、胴体部３０の下部に装着する無線通信装置１００とレール支柱部７０との距離を離すことができる。また、２箇所でレール部６０を支えることができるので、レール部６０の強度を保つことができる。
【００７７】
つまり、本実施の形態１の変形例に係る人体ファントム装置２によれば、レール部６０の両端部を２つのレール支柱部７０で支持する。このため、１つのレール支柱部７０にかかる負荷が少なくなり強度が保たれるのと同時に、レール支柱部７０を胴体部３０から離すことができるので、レール支柱部７０が無線通信装置１００の無線性能に与える影響を小さくすることができる。したがって、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境において、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる。
【００７８】
なお、人体ファントム装置２は、左右のレール部６０それぞれに対して、３つ以上のレール支柱部７０を備えていることにしてもよい。
【００７９】
（実施の形態２）
図７は、実施の形態２における人体ファントム装置３の構成を示す図である。
【００８０】
以下の説明では、実施の形態１において説明している箇所と重複する部分があるので、その差分のみを説明する。具体的には、本実施の形態２における人体ファントム装置３が備える頭部１０、肩部２０、胴体部３０、腕部４０、腕可動連結部５０、レール部６０、レール支柱部７０及び台座部８０については、実施の形態１における人体ファントム装置１が備えるそれぞれの各部と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００８１】
人体ファントム装置３は、プーリー部９１、腕可動制御部２００、及び、腕部４０と腕可動制御部２００とをプーリー部９１を経由して接続する紐状部材９２を備えている。
【００８２】
まず、プーリー部９１について、図８Ａ〜図８Ｃを用いて、詳細に説明する。
【００８３】
図８Ａは、実施の形態２における人体ファントム装置３のレール部６０の構成を説明するための図である。
【００８４】
図８Ｂは、実施の形態２における人体ファントム装置３のプーリー部９１の構成を示す側面図である。
【００８５】
図８Ｃは、実施の形態２における人体ファントム装置３のプーリー部９１の構成を示す正面図である。
【００８６】
図８Ａに示すように、レール部６０の先端部には、プーリー部９１を接続するためのビス止め孔Ｈ１０が形成されている。具体的には、レール部６０の両端部それぞれに、４つずつビス止め孔Ｈ１０が形成されている。また、図８Ｃに示すように、プーリー部９１には、ビス止め孔Ｈ１０のそれぞれに対応するビス止め孔Ｈ１１が形成されている。
【００８７】
この構成により、レール部６０の両端部への２つのプーリー部９１の接続を容易に実現できる。つまり、図８Ｂに示すように、プーリー部９１は、図８Ａに示したビス止め孔Ｈ１０と図８Ｃに示したビス止め孔Ｈ１１とにビスを挿入することで、レール部６０の先端に接続される。その目的は、後述するが、腕部４０を遠隔で動かすことにある。
【００８８】
また、図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、プーリー部９１の先端部には、紐状部材９２を接続するための溝が形成されたプーリー９１ａが設けられている。つまり、プーリー部９１は、レール部６０の端部に接続され、回転可能に配置されたプーリー９１ａを有する。
【００８９】
図７に戻り、紐状部材９２は、プーリー９１ａを経由して腕部４０の他端（下端）に接続された非導電性の紐状の部材である。つまり、紐状部材９２は、２つのプーリー部９１が有する２つのプーリー９１ａを経由して腕部４０の下端に接続された環状の紐状部材である。なお紐状部材９２は、無線性能を与えない材料であれば、非導電性の材料に限定されず、他の材料を用いてもよい。
【００９０】
腕可動制御部２００は、紐状部材９２を動作させて腕部４０を前後方向に回動させることで、腕部４０を所定の角度で保持する。具体的には、腕可動制御部２００は、回転機構２２０と腕制御部２１０とを備えている。
【００９１】
回転機構２２０は、レール部６０の下方に配置され、紐状部材９２に当接して紐状部材９２を動作させることで、環状の紐状部材９２を２つのプーリー９１ａまわりに回転させるモータである。つまり、回転機構２２０に紐状部材９２を巻き付けて、回転機構２２０を回転させることで、紐状部材９２を回転させる。
【００９２】
腕制御部２１０は、腕部４０を所定の角度で保持するように、回転機構２２０に紐状部材９２を回転させることで腕部４０を前後方向に回動させる制御装置である。つまり、腕制御部２１０は、回転機構２２０の回転を制御する制御装置である。
【００９３】
なお、プーリー部９１、紐状部材９２及び腕可動制御部２００は、特許請求の範囲に記載の「腕保持部」に包含される。
【００９４】
以上の構成により、ユーザーが携帯または装着した複数の無線通信装置、または無線通信装置と外部機器との通信を行う場合、肩や腕によるシャドウイングの影響や、ユーザーの動きによる無線通信装置への影響による無線性能、例えば無線通信装置のアンテナ特性やそれら無線通信装置間の伝搬損失や、データの誤り率を精度良く評価することができる。
【００９５】
つまり、本実施の形態２に係る人体ファントム装置３によれば、紐状部材９２を動作させて腕部４０を前後方向に回動させることで、腕部４０を所定の角度で保持する。このため、腕部４０を連続的に動かすことができ、人体の動的状態において、例えばユーザーの腰部と頭部に装着した無線通信装置で通信が行われる場合の伝搬環境を模擬することができる。したがって、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境において、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる。さらに、腕部４０を連続的に動作させることができ、腕部４０の速度、加速度などのユーザーの動きに応じた場合の無線通信装置の無線性能の評価を行うことができる。
【００９６】
また、腕制御部２１０は、パーソナルコンピュータなどの外部機器で操作することにより、腕部４０に任意の速度、加速度情報を与えることができる。もちろんユーザーの歩行動作時の腕の動きを模擬し、他方の腕を反対方向に動かすことができる。
【００９７】
つまり、腕部４０の前後方向への角度を所定の角度で保持するように、回転機構２２０に環状の紐状部材９２を回転させることで腕部４０を前後方向に回動させる。これにより、例えばパーソナルコンピュータなどの外部機器を通じて、モータなどの回転機構に速度、加速度などのパラメータを任意に与えることができ、かつ、容易に測定系を自動化することができる。また、回転機構２２０が導電性材料で形成されていても、当該回転機構２２０は、レール部６０の下方に配置されているため、無線性能の測定に与える影響は小さい。このため、人体上に無線通信装置を装着して通信を行う場合の伝搬環境を自動で容易に模擬することができ、無線通信装置の無線性能を精度良く測定することができる。
【００９８】
なお、人体ファントム装置３は、レール部６０の両端部に２つのプーリー部９１を備えていることにした。しかし、レール部６０の片側の端部にのみ１つのプーリー部９１を備えており、当該１つのプーリー部９１で、紐状部材９２を動作させて腕部４０を前後方向に回動させることにしてもよい。
【００９９】
また回転機構２２０による紐状部材９２の回転時に紐状部材９２に弛みが生じる場合は、紐状部材９２の弛みを巻き取る機構を備えることにしてもよい。
【０１００】
また、図７では、レール支柱台座部７４が回転機構２２０上方に載置されているが、レール支柱台座部７４と回転機構２２０との位置関係は特に限定されない。
【０１０１】
また、人体ファントム装置３は、図６に示された人体ファントム装置２のように、左右のレール部６０それぞれに対して、２つ以上のレール支柱部７０を備えていることにしてもよい。
【０１０２】
（実施の形態３）
図９は、実施の形態３における人体ファントム装置を用いたアンテナ測定装置３００の構成を示す図である。具体的には、同図は、本発明に係る実施の形態２の人体ファントム装置３を用いたアンテナ測定装置３００全体の構成の一例を示したものである。
【０１０３】
同図での測定環境は、複数の無線通信装置を人体上に装着し、人体上の間で通信した場合の無線性能を評価する測定ではなく、主に人体の腕の動きが無線通信装置に備えられているアンテナへ与える影響を測ることを目的とする。
【０１０４】
同図に示すように、アンテナ測定装置３００は、図７に示された腕制御部２１０の他に、電波暗室３０１、被測定アンテナ部３０２（人体ファントム装置３）、ターンテーブル３０３、モータ３０４、受信アンテナ３０５、受信機３０６、ＣＰＵ３０７、回転制御部３０８、及び表示部３０９を備えている。
【０１０５】
電波暗室３０１の床上に配置されたターンテーブル３０３上に、人体ファントム装置３の台座部８０が固定されている。また、モータ３０４によりターンテーブル３０３が回転可能となるように、回転制御部３０８により制御されている。そして、被測定アンテナ部３０２と対向する位置に受信アンテナ３０５が配置されている。
【０１０６】
測定の際には、ターンテーブル３０３が回転しつつ被測定アンテナ部３０２の無線通信装置から電波が放射され、放射された電波は受信アンテナ３０５で受信される。そして、受信アンテナ３０５が受信した電波は、受信機３０６を介してＣＰＵ３０７に入力され、ここで、演算処理される。
【０１０７】
また、ＣＰＵ３０７により、測定開始及び測定終了等の制御信号が回転制御部３０８及び腕制御部２１０に入力されるとともに、測定結果が表示部３０９に表示される。
【０１０８】
このように、人体ファントム装置３に被測定無線通信装置を設置し、ターンテーブル３０３を回転させる。そして、無線通信装置に備えられたアンテナの放射特性あるいはインピーダンス特性を測定することにより、人体の無線通信装置への影響を精度良く評価することが可能となる。
【０１０９】
この場合、放射特性とは、任意のカット面に対する指向性電力利得特性を意味しているが、これに限定されるものではなく、指向性電力利得特性から算出される放射効率、実効利得等あるいはダイバーシチアンテナ利得、位相情報を含む複素指向性利得特性、相関係数等も含まれることはいうまでもない。
【０１１０】
なお、図９では、人体ファントム装置３を用いた例を示したが、実施の形態１における人体ファントム装置１または２を用いても良い。この場合、腕制御部２１０は不要であることは明らかである。
【０１１１】
図１０Ａ〜図１０Ｄは、図９の測定環境で腰部（腕部４０と胴体部３０の間）に標準ダイポールアンテナを装着した場合のアンテナの電界放射特性を示した図である。
【０１１２】
具体的には、図１０Ａ及び図１０Ｂは、実際の人体にアンテナを装着した場合のアンテナの指向性電力利得を表し、それぞれ腕の角度を０度及び＋１０度にした場合を示している。同様に、図１０Ｃ及び図１０Ｄは、人体ファントム装置３にアンテナを装着した場合の指向性電力利得を表し、腕の角度を０度及び＋１０度とした場合を示している。ここで、腕の角度は、図５の（ｂ）に示したように、胴体部と腕部が平行に設置されている状態を０度とし、前方向を＋、後方向を−とする。
【０１１３】
ここで、Ｐ１０、Ｐ２０、Ｐ３０及びＰ４０は、被測定アンテナ部３０２（この場合は、ダイポールアンテナ）と受信アンテナ３０５とが同偏波の場合の指向性電力利得を示している。また、Ｐ５０、Ｐ６０、Ｐ７０及びＰ８０は、被測定アンテナ部３０２と受信アンテナ３０５とが交差偏波（アンテナの角度が９０度異なる）の場合の指向性電力利得を示している。なお、被測定アンテナ部３０２のダイポールアンテナから放射される電波の周波数は、９５０ＭＨｚであり、ダイポールアンテナの長さは１５ｃｍ程度である。
【０１１４】
また、これらの図は、人体ファントム装置３を図９に示す台座部８０の上に垂直に設置し、それを横からカットした場合のカット面における特性である。指向性電力利得の大きさは、そのカット面の周囲３６０度における指向性電力利得を示し、曲線の膨らみが大きいほど指向性電力利得が大きい。
【０１１５】
これらの図より、腕の角度を動かすことによりアンテナの指向性電力利得に大きく影響があることがわかる。つまり、腰部に無線通信装置を装着した場合、腕の影響が大きくなることがいえる。
【０１１６】
以上、本発明に係る人体ファントム装置について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
【０１１７】
つまり、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々変形実施可能であり、上述した各実施例を適宜組み合わせることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、ユーザーが携帯または装着した複数の無線通信装置、または無線通信装置と外部機器との通信を行う場合の無線性能を精度良く評価可能な人体ファントム装置として、利用することができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１、２、３  人体ファントム装置
１０  頭部
２０  肩部
３０  胴体部
４０  腕部
４１  レール押接部
４２  レール接続部
４３  ネジ部
５０  腕可動連結部
６０  レール部
６１  レール溝
７０  レール支柱部
７１  支柱
７２  レール伸縮部
７３  レール補強板
７４  レール支柱台座部
８０  台座部
９１  プーリー部
９１ａ  プーリー
９２  紐状部材
１００  無線通信装置
１１０  センサノード
１２０  マスタノード
２００  腕可動制御部
２１０  腕制御部
２２０  回転機構
３００  アンテナ測定装置
３０１  電波暗室
３０２  被測定アンテナ部
３０３  ターンテーブル
３０４  モータ
３０５  受信アンテナ
３０６  受信機
３０７  ＣＰＵ
３０８  回転制御部
３０９  表示部
１０００  人体近傍ネットワーク
２０００  外部機器
Ｂ１０  ビス
Ｈ１０、Ｈ１１、Ｈ２０、Ｈ３０  ビス止め孔
【図１】
2011257157.tif 000003
【図２】
2011257157.tif 000004
【図３Ａ】
2011257157.tif 000005
【図３Ｂ】
2011257157.tif 000006
【図４】
2011257157.tif 000007
【図５】
2011257157.tif 000008
【図６】
2011257157.tif 000009
【図７】
2011257157.tif 000010
【図８Ａ】
2011257157.tif 000011
【図８Ｂ】
2011257157.tif 000012
【図８Ｃ】
2011257157.tif 000013
【図９】
2011257157.tif 000014
【図１０Ａ】
2011257157.tif 000015
【図１０Ｂ】
2011257157.tif 000016
【図１０Ｃ】
2011257157.tif 000017
【図１０Ｄ】
2011257157.tif 000018
【図１１】
2011257157.tif 000019