(57)【要約】【課題】高いセンシング効率を維持しつつ、小型化が可能なセンシングシステムを提供する。【解決手段】シート状媒体２と、シート状媒体を貫通して設けられた電極３とを備えたセンシングシステム１。シート状媒体２は、シート状の誘電層２１と、表面導電層２２と、裏面導電層２４と、裏面導電層２４の表面に形成された第１保護層２５と、表面導電層２２の表面に形成された第２保護層２３とを有し、電極３は、第１保護層２５の外部に取り付けられた第１金属板３５と、第２保護層２３の外部に取り付けられた第２金属板３１と、シート状媒体２を貫通するケーブル３４と、ケーブル３４が固定される中空の固定金具３２と、固定金具３２の内部に充填された非導電性の誘電体３３と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を伝搬可能なシート状媒体と、前記シート状媒体を貫通して設けられた電極と、
を備え、前記シート状媒体は、
非導電性の素材により形成されるシート状の誘電層と、
前記誘電層の一面側に形成されるシート状の導電材である表面導電層と、
前記誘電層の他面側に形成されるシート状の導電材である裏面導電層と、
前記裏面導電層の表面に形成された樹脂よりなる第１保護層と、
前記表面導電層の表面に形成された樹脂よりなる第２保護層と、
前記誘電層、前記表面導電層、前記裏面導電層、前記第１保護層及び前記第２保護層を貫通する第１孔部と、
を有し、前記電極は、
前記第１保護層の外部に取り付けられ前記孔部を塞ぐ第１金属板と、
第２孔部が形成され前記第２保護層の外部において前記第２孔部が前記第１孔部と連通するように取り付けられた第２金属板と、
前記第１金属板に一端が固定され前記第１孔部及び前記第２孔部の内周壁に離間して前記第１孔部及び前記第２孔部を貫通するケーブルと、
前記第２金属板と導通し、前記ケーブルが貫通した状態で前記ケーブルが固定される中空の固定金具と、
前記固定金具の内部に充填された非導電性の誘電体と、
を有することを特徴とするセンシングシステム。
【請求項２】
前記表面導電層及び前記裏面導電層の少なくとも一方がメッシュ状であることを特徴とする請求項１記載のセンシングシステム。
【請求項３】
前記表面シート導電層及び前記裏面メッシュ導電層は、Ａｌよりなることを特徴とする請求項１又は２記載のセンシングシステム。
【請求項４】
前記誘電層は樹脂製の発泡体よりなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載のセンシングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状媒体を介するセンシングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
シート状媒体を介するセンシングシステムでは、電磁波伝搬媒体であるシート状媒体に対して入力された電磁波を電極等により取り出すことでセンシングが行われていた。
【０００３】
こうしたセンシングは、例えばシート媒体の側面に電極を取り付けるか、あるいはシート状媒体の表面にカプラを配置して、この電極又はカプラによりシート媒体に入力される電磁波を取り出すことで行われていた（非特許文献１参照）。
【０００４】
図７は、従来のカプラを用いたセンシングシステムを示す模式図である。図８は、図７のセンシングシステムにおいて用いられるカプラの概略断面図である。
【０００５】
従来のセンシングシステムの一例である、カプラ３００を用いたセンシングシステムは、同一の形状を有する長板状のカプラ３００が、シート状媒体２００条に載置されて構成されている。
【０００６】
カプラ３００は、上面に図８の奥行方向に伸長するスリット３０４が形成されている外部コンダクタ３０１と、外部コンダクタ３０１のスリット３０４に同軸ケーブル３０６を刺し通すように設けられたＳＭＡ（Sub Miniature Type A）コネクタ３０５と、外部コンダクタ３０１の内部に設けられた内部コンダクタパッチ３０３と、内部コンダクタパッチ３０３の下面側に設けられたコンダクタパッチ３０２と、を備えて構成されている。
【０００７】
外部コンダクタ３０１は、上面が覆された樹脂板により形成されるとともに、側面がリン青銅で形成されていて、全体的な形状は下面が解放された箱状となっている部材である。外部コンダクタ３０１の上側内壁には導波リング共振器−同軸ケーブル３０６間の接続に用いられるスリット３０４が形成されている。
【０００８】
ＳＭＡコネクタ３０５は、高周波機器で用いられている一般的な同軸コネクタである。
【０００９】
内部コンダクタパッチ３０３は、外部コンダクタ３０１の内部に詰められている発泡スチロール等よりなり、誘電率が１〜１．１となる部材である。
【００１０】
コンダクタパッチ３０２は、銅箔で形成されている板状の部材である。
【００１１】
こうしたカプラ３００を用いるセンシングシステムを用いることで、高い電力伝送効率（すなわちセンシング効率）でセンシングを行うことができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Naoshi Yamahira, Yasutoshi Makino, Hiroto Itai, and Hiroyuki Shinoda, “Proximity Connection in Two-Dimensional Signal Transmission, “SICE-ICASE International Joint Conference, Busan, Korea, Oct. 18-21, 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、上述した従来のカプラを用いたセンシングシステムでは、カプラのサイズに波長依存性があり、カプラの小型化及びセンシングシステムの小型化に限界があった。
【００１４】
具体的には、カプラは受信する電磁波の波長に依存して大きさが決まり、波長に対して半波長以上のサイズとする必要があった。例えば、電磁波の波長が２．４ＧＨｚである場合、カプラは６ｃｍ角の大きさ以上とする必要があった。
そのため、高いセンシング効率を維持しつつセンシングシステムを小型化することは、従来の方式では困難であった。
【００１５】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、高いセンシング効率を維持しつつ、小型化が可能なセンシングシステム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】
【００１６】
第１発明に係るセンシングシステムは、電磁波を伝搬可能なシート状媒体と、前記シート状媒体を貫通して設けられた電極と、を備え、前記シート状媒体は、非導電性の素材により形成されるシート状の誘電層と、前記誘電層の一面側に形成されるシート状の導電材である表面導電層と、前記誘電層の他面側に形成されるシート状の導電材である裏面導電層と、前記裏面導電層の表面に形成された樹脂よりなる第１保護層と、前記表面導電層の表面に形成された樹脂よりなる第２保護層と、前記誘電層、前記表面導電層、前記裏面導電層、前記第１保護層及び前記第２保護層を貫通する第１孔部と、を有し、前記電極は、前記第１保護層の外部に取り付けられ前記孔部を塞ぐ第１金属板と、第２孔部が形成され前記第２保護層の外部において前記第２孔部が前記第１孔部と連通するように取り付けられた第２金属板と、前記第１金属板に一端が固定され前記第１孔部及び前記第２孔部の内周壁に離間して前記第１孔部及び前記第２孔部を貫通するケーブルと、前記第２金属板と導通し、前記ケーブルが貫通した状態で前記ケーブルが固定される中空の固定金具と、前記固定金具の内部に充填された非導電性の誘電体と、を有することを特徴とする。
【００１７】
第２発明に係るセンシングシステムは、第１発明において、前記表面導電層及び前記裏面導電層の少なくとも一方がメッシュ状であることを特徴とする。
【００１８】
第３発明に係るセンシングシステムは、第１又は第２発明において、前記表面シート導電層及び前記裏面メッシュ導電層は、Ａｌよりなることを特徴とする。
【００１９】
第４発明に係るセンシングシステムは、第１乃至第３発明の何れか１つにおいて、前記誘電層は樹脂製の発泡体よりなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
上述した構成からなる本発明によれば、高いセンシング効率を維持しつつ、小型化が可能なセンシングシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るセンシングシステムを示す斜視図である。
【図２】図１のセンシングシステムの側面断面図である。
【図３】１ｃｍ角の電極を用いた場合の通信特性を示すグラフである。
【図４】３ｃｍ角の電極を用いた場合の通信特性を示すグラフである。
【図５】５ｃｍ角の電極を用いた場合の通信特性を示すグラフである。
【図６】図７及び図８に示す従来のカプラを用いたセンシングシステムの通信特性を示すグラフである。
【図７】従来のカプラを用いたセンシングシステムを示す模式図である。
【図８】図７のカプラの断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係るセンシングシステム１について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係るセンシングシステム１を示す斜視図である。図２は、図１のセンシングシステム１の側面断面図である。
【００２４】
本実施形態に係るセンシングシステム１は、図１に示すように、電磁波を伝搬可能なシート状媒体２と、シート状媒体２に設けられた貫通孔Ｈを貫通して設けられた電極３と、を備えて構成されている。
【００２５】
シート状媒体２は、図２に示すように、シート状の誘電層２１と、誘電層２１の一面側（図２では上側）に形成される表面導電層２２と、誘電層２１の他面側（図２では下側）に形成される裏面導電層２４と、裏面導電層２４の表面に形成される第１保護層２５と、表面導電層２２の表面に形成される第２保護層２３と、を備えて構成されている。
【００２６】
誘電層２１は、非導電性の素材により形成されるシート状の部材である。この誘電層２１の材料として種々の材料を用いることができ、例えば樹脂製の発泡体を用いた場合には、シート状媒体２を軽量化することができる。誘電層２１には孔部２２１が形成されている。
【００２７】
表面導電層２２及び裏面導電層２３は、シート状の導電材により形成されている。表面導電層２２及び裏面導電層２３の素材としては、種々の材料を用いることができ、例えばＡｌ等の軽量の金属を用いた場合には、シート状媒体２及びこれを備えるセンシングシステム１を軽量化することができる。表面導電層２２及び裏面導電層２３には、それぞれ誘電層２１の孔部２１１と略同一径の孔部２２１、２３１が形成されている。
【００２８】
なお、表面導電層２２及び裏面導電層２３のうち少なくとも一方は、メッシュ状のシートとなっている。本実施形態では裏面導電層２３についてメッシュ状のシートとしている。このようなメッシュ状のシートとすることで、シート状媒体２が外部からの電磁波を受信しやすくすることができる。
【００２９】
第１保護層２５及び第２保護層２３は、シート状のアクリル等の樹脂により形成されていて、表面導電層２２及び裏面導電層２３を保護、絶縁する機能を備えている。第１保護層２５及び第２保護層２３には、それぞれ誘電層２１の孔部２１１と略同一径の孔部２５１、２３１が形成されている。
【００３０】
上述した構成を備えるシート状媒体２は、第１保護層２５の孔部２２１、裏面導電層２４の孔部２４１、誘電層２１の孔部２１１、表面導電層２２の孔部２２１及び第２保護層２３の孔部２３１が連通し貫通孔Ｈが形成されるよう各構成が積層される。
【００３１】
上述した誘電層２１、表面導電層２２、裏面導電層２３、第１保護層２５及び第２保護層２３の面積や厚さは任意であり、センシングを行う対象物の種類等に応じて適宜変更することができる。そのため、シート状媒体２のサイズも適宜調整することができる。
【００３２】
次に、電極３について説明する。
【００３３】
電極３は、第１保護層の外部に取り付けられシート状媒体２の連通孔Ｈを塞ぐ第１金属板３５と、誘電層２１の孔部２１１と略同一径の孔部３１１が形成され第２保護層２３の外部において当該孔部がシート状媒体２の連通孔Ｈと連通するように取り付けられた第２金属板３１と、第１金属板３５に一端が固定されシート状媒体の連通孔Ｈ及び第２金属板３１の孔部３１１の内周壁に離間してこれらの孔部を貫通するケーブル３４と、第２金属板３１と導通し、ケーブル３４が貫通した状態でケーブル３４が固定される中空の固定金具３２と、固定金具３２の内部に充填された非導電性の誘電体３３と、を備えて構成されている。
【００３４】
第１金属板３５及び第２金属板３１は、銅板等の導電性の金属薄板を用いて形成されている。
【００３５】
ケーブル３４は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等の導電性素材を用いて形成されている。
【００３６】
固定金具３２は、Ａｌ、Ｃｕ等の導電性素材を用いて形成されていて、ケーブル３４が接続されている。この固定金具３２は、ケーブル３４に対するアースとして機能する。この固定金具３２について、Ａｌ等の軽量金属を用いた場合には、電極３及びこれを備えるセンシングシステム１を軽量化することができる。
【００３７】
導電体３３は、アクリル等の樹脂材料により形成されている。
【００３８】
上述した電極３において、第１金属板３５及び第２金属板３１の面積や厚さは任意である。また、ケーブル３４の径や長さもセンシング対象物の種類やセンシングの環境等に応じて適宜調整することができる。そのため、電極３のサイズも任意に調整することができる。
【００３９】
次に、こうしたセンシングシステム１の使用方法について説明する。
【００４０】
本発明に係るセンシングシステム１は、センシングの対象物が発する電磁波を計測するためのものであり、センシングシステム１のシート状媒体２の第１保護層２５をセンシング対象物に接触させて使用される。
【００４１】
このようにしてシート状媒体２がセンシング対象物に接触した状態でセンシング対象物に電磁波が発生すると、シート状媒体２の第１保護層２５及びメッシュ状の裏面導電層２４の開口部分からシート状媒体２の内部に当該電磁波が進入する。
【００４２】
そして、シート状媒体２の内部（表面導電層２２及び裏面導電層２４の間）に電磁波が生じ、誘電層２１内を伝搬していく。
【００４３】
伝搬した電磁波は、電極３のケーブル３４を介して信号として取り出される。こうして取り出された信号は、他の装置による解析等に用いることができる。
【００４４】
なお、本実施形態に係るセンシングシステム１は、外部の装置に対する給電システムや通信システムとしても用いることもできる。
【００４５】
この場合には、ケーブル３４を介してシート状媒体２に電磁波が入力されると、シート状媒体２の内部に電磁波が生じ、誘電層２１内部を伝搬していく。
【００４６】
このとき、メッシュ状の裏面導電層２４の開口部分から電磁波が漏洩するため、これを受信用のカプラやアンテナ等を用いて受信することで、外部の装置への給電や信号の送信を行うことができる。
【００４７】
次に、本実施形態に係るセンシングシステム１の通信特性について説明する。
【００４８】
図３は、１ｃｍ角の電極３を用いた場合の通信特性を示すグラフである。図４は、３ｃｍ角の電極３を用いた場合の通信特性を示すグラフである。図５は、５ｃｍ角の電極３を用いた場合の通信特性を示すグラフである。
【００４９】
また、図６は、図７及び図８に示す従来のカプラを用いたセンシングシステムの通信特性を示すグラフである。
【００５０】
図３〜図６に示すグラフは、センシングシステム１が受信した信号の減衰量が示されていて、縦軸はｄＢ、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示している。
【００５１】
図３に示すように、１ｃｍ角の電極３を用いた場合、２．５５ＧＨｚにおける減衰量は−９．２１４ｄＢとなっている。
【００５２】
また、図４に示すように、３ｃｍ角の電極３を用いた場合、２．５５ＧＨｚにおける減衰量は−９．５７６ｄＢとなっている。
【００５３】
また、図５に示すように、５ｃｍ角の電極３を用いた場合、２．５５ＧＨｚにおける減衰量は−１３．９９ｄＢとなっている。
【００５４】
一方、従来のカプラ３００を用いたセンシングシステムの場合、２．５５ＧＨｚにおける減衰量は−２２．２１ｄＢとなっている。
【００５５】
このように、本実施形態に係るセンシングシステム１は、従来のセンシングシステムと比較し、より良好な伝搬特性を備えていることが分かる。
【００５６】
また、本実施形態に係るセンシングシステム１は、上述したように良好な通信特性を備えつつ、シート状媒体２及び電極３のサイズを任意に調整することができる。
【００５７】
更に、シート状媒体２を貫通して電極３が設けられているため、シート状媒体２の周縁部に電極３を設ける場合と比較して、センシングシステム１のシート状媒体２の延展方向におけるスペースを削減することができる。
【００５８】
そのため、従来のセンシングシステムと比較し、センシングシステム１を小型化することができる。
【００５９】
また、上述した実施形態に係るセンシングシステム１では、シート状媒体２に対して１つの電極３のみが設けられていたが、本発明においてはこれに限らず、複数の電極３を設けることができる。このとき、電極３を小型化することができるため、シート状媒体２に対して複数の電極３を高密度に配置することが可能となる。
【００６０】
こうしたセンシングシステム１は、生体センシング、特に脳波の計測や、母体内にいる胎児の心電計測等において好適に用いることができる。
【００６１】
脳波の計測時に高密度に電極を配置可能な本発明に係るセンシングシステム１をヒト等の頭部に取り付けることで、脳のいずれの部位の活動が活発であるか詳細に判定することができる。
【００６２】
また、胎児の心電計測時には、母体の腹部に高密度に電極を配置可能な本発明に係るセンシングシステム１を取り付けることで、胎児が子宮内の何れの位置にいる場合でも高精度に心電計測を行うことができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  センシングシステム
２  シート状媒体
３  電極
２１  誘電層
２２  表面導電層
２３  第２保護層
２４  裏面導電層
２５  第１保護層
３１  第２金属板
３２  固定金具
３３  誘電体
３４  ケーブル
３５  第１金属板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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