(57)【要約】反射損失が少ない信号電極を備えた通信装置を提供すること。実施形態によれば、基準電位が印加されるグランドと、前記グランド上に設けられた誘電体板と、前記誘電体板上に設けられ、信号の送信及び受信を行う通信回路と、前記通信回路と接続される導電体と、一端が前記導電体と接続され、他端が前記グランドに接続される容量素子と、を備えた通信装置が提供される。前記容量素子の容量が前記導電体と前記グランドとの間で発生する容量よりも小さく、人体を前記導電体に接触または近接させることにより、前記導電体と前記グランドとの間で発生する容量が、前記容量素子の容量よりも小さい。
2016013134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電位が印加されるグランドと、
前記グランド上に設けられた誘電体板と、
前記誘電体板上に設けられ、信号の送信及び受信を行う通信回路と、
前記通信回路と接続される導電体と、
一端が前記導電体と接続され、他端が前記グランドに接続される容量素子と、
を備え、
前記容量素子の容量が前記導電体と前記グランドとの間で発生する容量よりも小さく、人体を前記導電体に接触または近接させることにより、前記導電体と前記グランドとの間で発生する容量が、前記容量素子の容量よりも小さい通信装置。
【請求項２】
前記導電体と前記通信回路との間に接続された第１の巻線部をさらに備えた請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記第１の巻線部の内部に配置された第１の磁性体をさらに備えた請求項２記載の通信装置。
【請求項４】
前記第１の巻線部が、上方からみて前記グランドの外側に設けられている請求項２記載の通信装置。
【請求項５】
前記第１の巻線部に直列に接続された第２の巻線部をさらに備え、
前記第１の巻線部の中心軸と前記第２の巻線部の中心軸とが互いに交差している請求項２記載の通信装置。
【請求項６】
前記導電体と前記通信回路との間に接続されたメアンダ形状部をさらに備えた請求項１記載の通信装置。
【請求項７】
前記メアンダ形状部の下に設けられた第２の磁性体をさらに備えた請求項６記載の通信装置。
【請求項８】
前記誘電体板上に設けられ、前記通信回路と前記導電体との間に接続されたチップインダクタをさらに備えた請求項１記載の通信装置。
【請求項９】
前記通信回路に接続され、前記誘電体板に接した第１の信号線と、
前記第１の信号線と前記導電体との間に接続され、前記誘電体板から離隔した第２の信号線と、
をさらに備え、
前記第２の信号線及び前記導電体の合計の長さが、前記信号の波長の０．２５倍未満である請求項１記載の通信装置。
【請求項１０】
前記第２の信号線と前記誘電体板との距離が、前記信号の波長の０．１５倍以下である請求項１記載の通信装置。
【請求項１１】
前記導電体は、
前記通信回路に接続された第１の部分と、
前記第１の部分から離隔し、前記容量素子に接続された第２の部分と、
を有し、
前記第１の部分と前記第２の部分との間には容量が発生する請求項１記載の通信装置。
【請求項１２】
基準電位が印加されるグランドと、
前記グランド上に設けられた誘電体板と、
前記誘電体板上に設けられ、信号の送信及び受信を行う通信回路と、
前記通信回路と接続された導電体と、
前記導電体に直列に接続された抵抗素子と、
一端が前記抵抗素子を介して直列に前記導電体に接続され、他端が前記グランドに接続された容量素子と、
前記誘電体板上に設けられ、前記容量素子と前記抵抗素子とを接続する信号線に接続された生体信号センサと、
を備え、
前記容量素子の容量が、前記導電体と前記グランドとの間で発生する容量よりも小さく、人体を前記導電体に接触または近接させることにより前記導電体と前記グランドとの間で発生する容量が、前記容量素子の容量よりも小さい生体信号モニタ装置。
【請求項１３】
前記信号の周波数が、人体で発生した生体信号の周波数よりも高い請求項１２記載の生体信号モニタ装置。
【請求項１４】
前記導電体と前記通信回路が接続する第１接続位置と、前記導電体と前記容量素子が接続する第２接続位置が、前記第１接続位置及び前記第２接続位置を含む前記導電体の面上において任意に選んだ２点間の長さが最大となる線分の上に存在する請求項１２記載の生体信号モニタ装置。
【請求項１５】
前記誘電体板及び前記導電体から離隔して設けられた生体信号用導電体と、
前記生体信号用導電体に接続される生体信号用抵抗素子と、
一端が前記生体信号用抵抗素子を介して直列に前記生体信号用導電体に接続され、他端が前記グランドに接続される生体信号用容量素子と、
をさらに備え、
前記生体信号用容量素子と前記生体信号用抵抗素子とを接続する生体信号用信号線が前記生体信号センサに接続され、
前記生体信号用容量素子の容量が前記生体信号用導電体と前記グランドとの間で発生する容量よりも小さく、人体を前記生体信号用導電体に接触または近接させることにより、前記生体信号用導電体と前記グランドとの間で発生する容量が、前記生体信号用容量素子の容量よりも小さい請求項１２記載の生体信号モニタ装置。
【請求項１６】
複数の生体信号用回路をさらに備え、
それぞれの前記生体信号用回路は、
前記通信回路に接続される１つの生体信号用導電体と、
一端が前記１つの生体信号用導電体に接続され、他端が前記生体信号センサに接続された１つの生体信号用抵抗素子と、
一端が前記１つの生体信号用抵抗素子と前記生体信号センサとを接続する１本の生体信号用信号線に接続され、他端が前記グランドに接続される１つの生体信号用容量素子と、
を有し、
前記１つの生体信号用容量素子の容量が、前記１つの生体信号用導電体と前記グランドとの間で発生する容量よりも小さく、人体を前記１つの生体信号用導電体に接触または近接させることにより前記１つの生体信号用導電体と前記グランドとの間で発生する容量が、前記１つの生体信号用容量素子の容量よりも小さい請求項１２記載の生体信号モニタ装置。
【請求項１７】
一端が前記抵抗素子に直列に接続され、他端が前記容量素子及び前記生体信号センサに接続された誘導素子をさらに備えた請求項１２記載の生体信号モニタ装置。
【請求項１８】
前記導電体と前記容量素子との間に直列に接続された誘電素子と、
前記誘電体板上に設けられ、前記容量素子と前記誘導素子とを接続する信号線に接続された生体信号センサ部と、
一端が前記信号線に接続され、他端が前記グランドに接続された抵抗素子と、
をさらに備えた請求項１記載の通信装置。
【請求項１９】
前記誘導素子は、巻線部を有する請求項１８記載の通信装置。
【請求項２０】
前記誘導素子は、前記巻線部の内部に配置された磁性体を有する請求項１９記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人体を信号伝送路の一部として利用する通信が注目されており、信号電極とグランドとの間に発生する電磁界を人体表面を介して伝搬する生体通信装置が提案されている。しかしながら、通信装置を小型化、薄型化する場合、信号電極とグランドとの間隔が狭くなるため、信号電極の容量が高くなり、反射損失が増加して通信が困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２２９３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態の目的は、反射損失が少ない信号電極を備えた通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、基準電位が印加されるグランドと、前記グランド上に設けられた誘電体板と、前記誘電体板上に設けられ、信号の送信及び受信を行う通信回路と、前記通信回路と接続される導電体と、一端が前記導電体と接続され、他端が前記グランドに接続される容量素子と、を備えた通信装置が提供される。前記容量素子の容量が前記導電体と前記グランドとの間で発生する容量よりも小さく、人体を前記導電体に接触または近接させることにより、前記導電体と前記グランドとの間で発生する容量が、前記容量素子の容量よりも小さい。【０００６】
実施形態によれば、基準電位が印加されるグランドと、前記グランド上に設けられた誘電体板と、前記誘電体板上に設けられ、信号の送信及び受信を行う通信回路と、前記通信回路と接続された導電体と、前記導電体に直列に接続された抵抗素子と、一端が前記抵抗素子を介して直列に前記導電体に接続され、他端が前記グランドに接続された容量素子と、前記誘電体板上に設けられ、前記容量素子と前記抵抗素子とを接続する信号線に接続された生体信号センサと、を備えた生体信号モニタ装置が提供される。前記容量素子の容量が、前記導電体と前記グランドとの間で発生する容量よりも小さく、人体を前記導電体に接触または近接させることにより前記導電体と前記グランドとの間で発生する容量が、前記容量素子の容量よりも小さい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る通信装置の端子を例示する斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る通信装置の動作を例示する図である。
【図４】第１の実施形態に係る通信装置の動作を例示する等価回路図である。
【図５】第１の実施形態に係る通信装置が人体を介して他の通信装置と通信する様子を例示する図である。
【図６】第１の実施形態に係る通信装置が人体を介して通信する動作を例示する等価回路図である。
【図７】第１の実施形態の比較例に係る通信装置を例示する斜視図である。
【図８】第１の実施形態の比較例に係る通信装置の動作を例示する等価回路図である。
【図９】横軸に信号電極と人体の間の距離をとり、縦軸に受信電力をとって、第１の実施形態に係る通信装置と、比較例に係る通信装置の受信電力を例示したグラフである。
【図１０】第１の実施形態の第１の変形例に係る通信装置を例示する斜視図である。
【図１１】第１の実施形態の第２の変形例に係る通信装置を装置の下方から見て例示する斜視図である。
【図１２】第２の実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
【図１３】第３の実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
【図１４】第４の実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
【図１５】第５の実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
【図１６】第７の実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
【図１７】横軸に信号線と誘電体板との距離ｈをとり、縦軸に放射抵抗をとって、第７の実施形態に係る通信装置の放射抵抗を例示するグラフである。
【図１８】第８の実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
【図１９】第８の実施形態に係る通信装置の動作を例示する図である。
【図２０】第８の実施形態に係る通信装置の動作を例示する回路図である。
【図２１】第８の実施形態に係る通信装置の動作を例示する回路図である。
【図２２】第８の実施形態に係る通信装置の動作を例示する等価回路図である。
【図２３】横軸に時間をとり、縦軸に生体信号センサの出力電圧をとって、人体通信信号をオン又はオフしたときのグラフである。
【図２４】第８の実施形態の比較例に係る通信装置を例示する斜視図である。
【図２５】横軸に時間をとり、縦軸に生体信号センサの出力電圧をとって、人体通信信号をオン又はオフしたときのグラフである。
【図２６】第８の実施形態の第１の変形例に係る通信装置を例示する斜視図である。
【図２７】第８の実施形態の第２の変形例に係る通信装置を例示する斜視図である。
【図２８】第９の実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
【図２９】第９の実施形態に係る通信装置の動作を例示する回路図である。
【図３０】第１０の実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
【図３１】第１０の実施形態に係る通信装置の動作を例示する回路図である。
【図３２】第１１の実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
【０００９】
図１に示すように、本実施形態に係る通信装置１００においては、基板１０３が設けられており、基板１０３の上には通信回路１０４と、信号線１０５と、端子１０６と、端子１１０と、容量素子１１１と、信号線１１２と、信号線１１３と、スルーホール１１４と、端子１１０に接続された信号線１０９と、信号線１０９に接続された信号電極１０８と、一方を端子１０６に接続され他方を信号電極１０８に接続された信号線１０７とが設けられている。基板１０３は、グランド部１０２と、グランド部１０２上に設けられた誘電体板１０１と、誘電体板１０１上に設けられたグランド部１１９とから形成されている。
【００１０】
グランド部１０２は、例えば銅又は金などの導電体から形成されており、グランド部１０２には通信装置１００の基準電位が印加される。グランド部１１９は、スルーホール１１５によりグランド部１０２と接続され、グランド部１０２と同じ基準電位が印加されている。信号電極１０８は、信号線１０９、端子１１０及び信号線１１２を介して容量素子１１１に接続されている。容量素子１１１は、信号線１１３及びスルーホール１１４を介してグランド部１０２に接続されている。
【００１１】
図２は、本実施形態に係る通信装置の端子を例示する斜視図である。
図２に示すように、端子１０６は、グランド部１１９と接続された外導体部１１８及び信号線１０５と接続された内導体部１１７及び絶縁体部１２０により形成されている。外導体部１１８と内導体部１１７は絶縁体部１２０により電気的に絶縁されている。容量素子１１１は、例えばチップキャパシタである。
【００１２】
信号電極１０８は、例えば医療用に用いられる電極、銅泊などの導電シート、導電性インク又は透明導電材料などの導電性物質により形成される。信号電極１０８の導電性物質として導電性インクを使用した場合は、信号電極１０８を、通信装置１００の筺体（図示せず）の内側および外側に容易に形成することができる。
また、信号電極１０８の導電性物質として透明導電材料を使用した場合は、表示内容を認識することができるので、例えばディスプレイや操作部に重ねて形成することができる。
【００１３】
次に、本実施形態に係る通信装置の動作について説明する。
図３は、本実施形態に係る通信装置の動作を例示する図である。
図３に示すように、通信装置１００の通信回路１０４から送信された信号１１６は、信号線１０５、端子１０６の内導体部１１７及び信号線１０７を経由して信号電極１０８へ伝達する。その後、信号１１６は、信号線１０９、端子１１０、信号線１１２、容量素子１１１、信号線１１３及びスルーホール１１４を経由してグランド部１０２へ伝達する。その後、信号１１６は、スルーホール１１５及びグランド部１１９を経由して端子１０６の外導体部１１８へ伝達する。
【００１４】
図４は、本実施形態に係る通信装置の動作を例示する等価回路図である。
図４に示すように、本実施形態に係る通信装置の等価回路は、信号電極１０８とグランド部１０２により形成される容量２０８と容量素子１１１が直列に接続された回路となっている。容量２０８の容量値をＣｅとし、容量素子１１１の容量値をＣｇとし、それらの合成容量値をＣ１とすると、合成容量値Ｃ１は下記数式１で示される。
【００１５】
【数１】
2016013134.tif 000003
【００１６】
容量値Ｃｅは、信号電極１０８とグランド部１０２との距離と反比例の関係にある。そのため、信号電極１０８とグランド部１０２との距離が小さくなると、容量値Ｃｅは大きくなる。その結果、端子１０６から信号電極１０８へ送信された送信信号１１６は、反射損失が大きくなり通信が困難となる。
【００１７】
そこで、容量値Ｃｅの影響を少なくするため、下記数式２を上記数式１へ適用する。
【００１８】
【数２】
2016013134.tif 000004
【００１９】
それにより、比（Ｃｇ／Ｃｅ）の値が１より小さな値となるため、容量２０８の容量値Ｃｅが大きくなっても、容量値Ｃｅに関係なく合成容量Ｃ１を容量素子１１１の容量値Ｃｇとして設定することができ制御が容易になる。
【００２０】
図５は、本実施形態に係る通信装置が人体を介して他の通信装置と通信する様子を例示する図である。
図５に示すように、通信装置１００の信号電極１０８に、人体５０が手で触れる又は手をかざすことにより通信を行っている。同様に、通信装置５００の信号電極５０８に、人体５０が手で触れる又は手をかざすことにより通信を行っている。信号電極１０８に、人体５０が手で触れる又は手をかざすと、信号電極１０８と基準電位であるグランド部１０２との間で容量６０１が発生する。
なお、通信装置１００が人体と触れる箇所は、手以外の、例えば胸、腹、背中又は腰でも良い。
【００２１】
図６は、本実施形態に係る通信装置が人体を介して通信する動作を例示する等価回路図である。
図６に示すように、人体を介して発生した容量６０１は、容量素子１１１に対して並列に接続される。容量６０１の容量値をＣｈとすると、合成容量値Ｃ２は下記数式３で示される。
【００２２】
【数３】
2016013134.tif 000005
【００２３】
上記数式３は、上記数式１において、Ｃｇを（Ｃｇ＋Ｃｈ）へと置き換えたものである。容量値Ｃｈは、人体５０と信号電極１０８との距離によって変化するため、合成容量値Ｃ２もそれに伴って変化する。そこで、容量値Ｃｈの影響を少なくするため、不等下記数式４を上記数式３へ適用する。
【００２４】
【数４】
2016013134.tif 000006
【００２５】
それにより、比（Ｃｈ／Ｃｇ）の値が１より小さな値となるため、容量値Ｃｈに対する合成容量Ｃ２の変化の割合を少なく小さくすることができる。その結果、人体５０が手で触れる又は手をかざしたときにおいても、安定した通信を行うことができる。
【００２６】
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態においては、前述の上記数式２及び上記数式４を適用する。その結果、人体を介して発生した容量値Ｃｈと、容量素子１１１の容量値Ｃｇと、信号電極１０８とグランド部１０２により形成される容量２０８の容量値Ｃｅとの間には、下記数式５に示す関係がある。
【００２７】
【数５】
2016013134.tif 000007
【００２８】
上記数式５に合う容量素子１１１の容量値Ｃｇを設定することにより、通信装置１００の合成容量Ｃ２を、信号電極１０８とグランド部１０２により形成される容量２０８の容量値Ｃｅに関係なく、容量素子１１１の容量Ｃｇで設定することができる。また、人体５０による影響を小さくすることができる。その結果、人体５０が手で信号電極１０８に触れた場合又は信号電極１０８に手をかざしたときに、安定した通信を行うことができる。
【００２９】
図７は、本実施形態の比較例に係る通信装置を例示する斜視図である。
図７に示すように、比較例に係る通信装置は、本実施形態に係る通信装置（図１参照）と比較して、信号線１０９、端子１１０、信号線１１２、容量素子１１１、信号線１１３及びスルーホール１１４が設けられておらず、通信回路３０４から送信された信号３１６が信号線３０５、端子３０６及び信号線３０７を介して直接に信号電極３０８へ接続されている点が異なっている。
【００３０】
図８は、本実施形態の比較例に係る通信装置の動作を例示する等価回路図である。
図８に示すように、等価回路は信号電極３０８とグランド部３０２との間で生じる容量４０８のみの回路となる。この容量４０８の値は、信号電極３０８とグランド部３０２との距離と反比例の関係にある。そのため、例えば通信装置３００を小型化する場合、信号電極３０８とグランド部３０２との距離が小さくなると容量値が大きくなる。その結果、通信回路３０４から信号電極３０８へ送信された送信信号３１６は、反射され通信が困難となる。
【００３１】
図９は、横軸に信号電極と人体の間の距離をとり、縦軸に受信電力をとって、本実施形態に係る通信装置と、比較例に係る通信装置の受信電力を例示したグラフである。
図９に示すように、本実施形態に係る通信装置においては、通信装置１００の合成容量Ｃ２を、容量素子１１１の容量Ｃｇで設定することができ、また、人体５０による影響を小さくすることができる。その結果、比較例に係る通信装置に比べて、受信電力が高く、安定した通信を行うことができる。
【００３２】
次に、第１の実施形態の第１の変形例について説明する。
図１０は、本変形例に係る通信装置を例示する斜視図である。
図１０に示すように、本変形例に係る通信装置は、第１の実施形態に係る通信装置（図１参照）と比較して、端子１０６と信号線１０７との間にチップインダクタ７０１を設けられている点が異なっている。
例えば、前述の上記数式５を満足させるために大きな容量が必要である場合、容量は体積とともにも大きくなるので装置の小型化が困難になる。このような場合に、誘導成分を有するチップインダクタ７０１により容量値を低くし、体積の小さな容量素子を用いて所望の周波数におけるインピーダンスマッチングを行うことができ、装置の小型化が可能となる。
本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００３３】
次に、第１の実施形態の第２の変形例について説明する。
図１１は、本変形例に係る通信装置を装置の下方から見て例示する斜視図である。
図１１に示すように、本変形例に係る通信装置は、第１の実施形態に係る通信装置（図１参照）と比較して、信号電極１０８がグランド部１０２の下側に設けられている点が異なっている。グランド部１０２の下側に設けられた信号電極１０８は、信号線１０９及びスルーホール１２４を介して、基板１０３上に設けられた端子１１０に接続している。
このように、信号電極１０８は、グランド部１０２の上側以外の場所に設置されていても良い。例えば、信号電極１０８は、基板１０３の側面に設置されていても良い。
本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００３４】
次に、第２の実施形態について説明する。
図１２は、本実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
図１２に示すように、本実施形態に係る通信装置９００は、前述の第１の実施形態に係る通信装置１００（図１参照）と比較して、信号線１０７に代わって信号線９０７が設けられている点が異なっている。
【００３５】
信号線９０７は、巻線部９０１、信号線９０３及び信号線９０４により形成されている。巻線部９０１の中心には磁性体９０２が設けられている。磁性体９０２が設けられていることにより誘導成分を増加させることができる。
本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００３６】
次に、本実施形態に係る通信装置の動作及び効果について説明する。
本実施形態に係る通信装置９００は、前述の第１の実施形態に係る通信装置１００と比較して、巻線部９０１が誘導成分を有することにより、所望の周波数において信号電極１０８のインピーダンスマッチングを容易に行うことができる。具体的には、容量素子１１１を変更することにより容量成分を調整するとともに、巻線部９０１の巻き数及び磁性体９０２の材料を変更することにより誘導成分を調整してインピーダンスマッチングを行うことができる。
【００３７】
また、本実施形態に係る通信装置９００は、前述の第１の実施形態に係る通信装置１００と比較して、巻線部９０１により人体周辺に磁界を発生して送信及び受信することもできる。その結果、電極部１０８と巻線部９０１とのダイバーシチ効果により、安定した送信及び受信ができる。
本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
なお、巻線部９０１を、上方からみてグランド部１０２の外側に設けてもよい。これにより、グランド部１０２からの巻線部９０１が発生する磁界への影響を少なくすることができる。
【００３８】
次に、第３の実施形態について説明する。
図１３は、本実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
図１３に示すように、本実施形態に係る通信装置１０００は、前述の第２の実施形態に係る通信装置９００（図１２参照）と比較して、信号線９０７に代わって信号線１００７が設けられている点が異なっている。
【００３９】
信号線１００７は、メアンダ形状の導線からなるメアンダ形状部１００１、信号線１００３、信号線１００４及び磁性体部１００２から形成されている。磁性体部１００２上にメアンダ形状部１００１が設けられている。
本実施形態における上記以外の構成は、前述の第２の実施形態と同様である。
【００４０】
次に、本実施形態に係る通信装置の動作及び効果について説明する。
本実施形態に係る通信装置１０００は、前述の第２の実施形態に係る通信装置９００と比較して、平面的な構造であるメアンダ形状部１００１により誘導成分を発生させるので、実装が容易である。
また、磁性体部１００２上にメアンダ形状部１００１が設けられているので、メアンダ形状部１００１の長さを短くすることもできる。
さらに、磁性体部１００２に、例えば折り曲げ可能な磁性体シートを使用することで、通信装置１０００の筐体（図示せず）の内側などに張り付けることもできる。
本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第２の実施形態と同様である。
【００４１】
次に、第４の実施形態について説明する。
図１４は、本実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
図１４に示すように、本実施形態に係る通信装置１１００は、前述の第２の実施形態に係る通信装置９００（図１２参照）と比較して、信号線１００７に巻線部１１０１及び巻線部１１０３が設けられ、巻線部１１０１の中心軸と巻線部１１０３の中心軸とが互いに直交している。巻線部１１０１の中心には磁性体１１０２が設けられ、巻線部１１０３の中心には磁性体１１０４が設けられており、誘導成分を増加させることができる。
本実施形態における上記以外の構成は、前述の第２の実施形態と同様である。
【００４２】
次に、本実施形態に係る通信装置の動作及び効果について説明する。
本実施形態に係る通信装置１１００は、前述の第２の実施形態に係る通信装置９００と比較して、巻線部１１０１の中心軸と巻線部１１０３の中心軸とが互いに直交しているため、磁界に対するダイバーシチ効果により、安定した送信及び受信ができる。
本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第２の実施形態と同様である。
【００４３】
次に、第５の実施形態について説明する。
図１５は、本実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
図１５に示すように、本実施形態に係る通信装置１２００は、前述の第１の実施形態に係る通信装１００（図１参照）と比較して、信号電極１０８に代わって、容量が発生する程度に近くに離隔された２つの信号電極１２０１及び信号電極１２０２により形成される信号電極１２０８が設けられている点が異なっている。
本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００４４】
次に、本実施形態に係る通信装置の動作及び効果について説明する。
本実施形態に係る通信装置１２００は、信号電極１２０１と信号電極１２０２の間に容量Ｃｄが発生し、容量Ｃｄが直列に接続された回路となっている。従って、前述の第１の実施形態に係る通信装置１００と比較すると、新たな容量Ｃｄが追加されるため、信号電極１２０８の容量を低下させることができる。その結果、信号電極１２０８の反射損失を小さくし安定した通信ができる。
本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第２の実施形態と同様である。
【００４５】
次に、第６の実施形態について説明する。
本実施形態に係る通信装置は、前述の第１の実施形態に係る通信装１００と比較して、信号線１０７及び信号電極１０８の全長Ｌが、通信信号の０．２５波長未満である点が異なっている。
本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００４６】
次に、本実施形態に係る通信装置の動作及び効果について説明する。
全長Ｌが、通信信号の０．２５波長の長さになる場合、信号線１０７及び信号電極１０８は、１／４波長モノポールアンテナになり電磁波を放射して、人体の有無に関わらず通信を行ってしまう。従って、全長Ｌを通信信号の０．２５波長未満にすることにより、人体が接触または近接したときに安定した送信及び受信ができる。
本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００４７】
次に、第７の実施形態について説明する。
図１６は、本実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
図１６に示すように、本実施形態に係る通信装置１３００は、前述の第１の実施形態に係る通信装１００（図１参照）と比較して、信号線１０７と誘電体板１０１との距離ｈが、通信信号の０．１５波長以下である。
本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００４８】
次に、本実施形態に係る通信装置の動作及び効果について説明する。
図１７は、横軸に信号線と誘電体板との距離ｈをとり、縦軸に放射抵抗をとって、第７の実施形態に係る通信装置の放射抵抗を例示するグラフである。
図１７に示すように、放射抵抗は距離ｈが通信信号の０．１５波長以下になると急激に低下して電磁波の放射量が少なくなる。従って、距離ｈを通信信号の０．１５波長以下にすることにより、人体が接触または近接したときに安定した送信及び受信ができる。
本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００４９】
次に、第８の実施形態について説明する。
本実施形態に係る通信装置の構成について説明する。
図１８は、本実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
図１８に示すように、本実施形態に係る通信装置２１００は、前述の第１の実施形態に係る通信装置１００と比べて、抵抗素子２１１１、生体信号センサ２１０４、信号電極２１０６、信号線２１１５、信号線２１１６、端子２１１４、信号線２１１３、抵抗素子２１１０、信号線２１１２、容量素子２１０８、信号線２１２１、及びスルーホール２１２２が追加して設けられている点が異なっている。
【００５０】
信号線２１２０と信号電極２１０７との接続位置２１４２は、信号電極２１０７の下面上に存在している。信号線２１２７と信号電極２１０７との接続位置２１４１は、信号電極２１０７の下面上に存在している。接続位置２１４２と接続位置２１４１は、相互に別の位置である。
【００５１】
基板２１０３上に、生体信号センサ２１０４、抵抗素子２１１１及び容量素子２１０９が設けられている。基板２１０３上に、三又に分岐した信号線２１１６が設けられ、抵抗素子２１１１、容量素子２１０９及び生体信号センサ２１０４の入力端子２１４０に接続している。
【００５２】
基板２１０３上に、端子２１１４、抵抗素子２１１０、抵抗素子２１１０と端子２１１４を接続する信号線２１１３が設けられている。信号電極２１０６が基板２１０３の上方において、信号電極２１０７及び基板２１０３とは離隔して設けられ、信号線２１１５により、信号電極２１０６と端子２１１４が、接続位置２１４４において接続されている。
【００５３】
基板２１０３上に、容量素子２１０８、抵抗素子２１１０と容量素子２１０８と生体信号センサ２１０４の入力端子２１４３とを接続する信号線２１１２、容量素子２１０８とスルーホール２１２２を接続する信号線２１２１が設けられている。
【００５４】
基板２１０３は、グランド部２１０２、グランド部２１０２上に設けられた誘電体板２１０１及び誘電体板２１０１上に設けられたグランド部２１３３から形成されている。グランド部２１０２は、例えば銅（Ｃｕ）や金（Аｕ）等の導電体から形成されており、グランド部２１０２には通信装置２１００の基準電位が印加される。グランド部２１３３は、スルーホール２１３５によりグランド部２１０２に接続され、グランド部２１０２と同じ基準電位となっている。スルーホール２１２２及び２１２４はグランド部２１０２に接続されている。
【００５５】
信号電極２１０７と通信回路２１０５が接続する接続位置２１４１と、信号電極２１０７と容量素子２１０９が抵抗素子２１１１を介して接続する接続位置２１４２が、接続位置２１４１及び接続位置２１４２を含む信号電極２１０７の面上において、任意に選んだ２点間の長さが最大となる線分の上に存在していることが望ましい。
例えば、信号電極２１０７の形状が上方から見て四角形である場合には、接続位置２１４１及び接続位置２１４２が、信号電極２１０７の対角線上に存在している。
信号電極２１０６及び２１０７は、医療用または健康器具用に使用される。例えば、人体で発生した生体信号が、人が信号電極２１０７に手で触れる又は手をかざすことにより信号電極２１０７に入力され生体信号センサ２１０４で受信される。信号電極２１０７は、人体通信信号２１３６の信号電極としても使用される。
なお、生体信号とは、人体が活動をする際に発生する生理的な情報の信号であり、センサ等で受信することができる信号をいう。例えば、心拍数や筋電位などがある。
また、人体通信信号とは、通信装置から発生し人体を介して他の通信装置と通信する信号をいう。
また、信号電極２１０６、抵抗素子２１１０及び容量素子２１０８を含む回路を生体信号用回路という。
本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００５６】
次に、本実施形態に係る通信装置の動作について説明する。
図１９は、本実施形態に係る通信装置の動作を例示する図である。
図２０は、本実施形態に係る通信装置の動作を例示する回路図である。ただし、図２０においては、通信回路２１０５、信号電極２１０７、抵抗素子２１１１、容量素子２１０９及び生体信号センサ２１０４のみを示し、他の構成要素は図示を省略している。
【００５７】
図１９及び図２０に示すように、本実施形態に係る通信装置２１００においては、前述の第１の実施形態と比べて、人体で発生した生体信号２１５２が、人が信号電極２１０７に手で触れる又は手をかざすことにより信号電極２１０７に入力され、生体信号センサ２１０４へ伝達される点が異なっている。以下に詳細に説明する。
図１９及び図２０に示すように、通信回路２１０５から送信された人体通信信号２１３６は、信号線２１２５、端子２１２６及び信号線２１２７を経由して信号電極２１０７へ伝達する。その後、人体通信信号２１３６は、信号線２１２０、端子２１１９、信号線２１１８、抵抗素子２１１１及び信号線２１１６を経由して生体信号センサ２１０４へ伝達する。人体通信信号２１３６は、信号線２１１６において分岐し、容量素子２１０９、信号線２１２３及びスルーホール２１２４を経由してグランド部２１０２へも伝達する。
【００５８】
また、人体２０５０で発生した生体信号２１５２は、人体２０５０が信号電極２１０７に手で触れる又は手をかざすことにより信号電極２１０７に入力され、信号線２１２０、端子２１１９、信号線２１１８、抵抗素子２１１１及び信号線２１１６を経由して生体信号センサ２１０４へ伝達する。生体信号２１５２は、信号線２１１６において分岐し、容量素子２１０９、信号線２１２３及びスルーホール２１２４を経由してグランド部２１０２へも伝達する。
【００５９】
また、生体信号２１５２は、人体２０５０が信号電極２１０６に手で触れる又は手をかざすことにより信号電極２１０６にも入力され、信号線２１１５、端子２１１４、信号線２１１３、抵抗素子２１１０及び信号線２１１２を経由して生体信号センサ２１０４へ伝達する。生体信号２１５２は、信号線２１１２において分岐し、容量素子２１０８、信号線２１２１及びスルーホール２１２２を経由してグランド部２１０２へ伝達する。
【００６０】
図２０に示す信号電極２１０７は、グランド部２１０２との間において、容量２２０８を形成する。容量２２０８は、容量素子２１０９に対して直列に接続されている。容量２２０８の容量値をＣｅとし、容量素子２１０９の容量値をＣｇとし、それらの合成容量値をＣ１とすれば、前述の第１の実施形態と同様に、上記数式２を上記数式１へ適用することにより、容量値Ｃｅに関係なく合成容量値Ｃ１を容量素子２１０９の容量値Ｃｇとして設定することができる。
【００６１】
また、本実施形態に係る通信装置２１００は、図５に示す第１の実施形態に係る通信装置１００と同様に、人体２０５０が手で触れる又は手をかざすことにより、人体を介して発生した容量２６０１は、図２０に示す容量素子２１０９に対して並列に接続される。
【００６２】
図２１は、本実施形態に係る通信装置の動作を例示する回路図である。図２０と比べて、人体２０５０が手で触れる又は手をかざすことにより、人体を介して発生した容量２６０１が追加されている。容量２６０１の容量値をＣｈとし、容量値Ｃｈ、容量値Ｃｅ及び容量値Ｃｇの合成容量値をＣ２とすれば、前述の第１の実施形態と同様に、上記数式４を上記数式３へ適用することにより、信号電極２１０７のインピーダンスの変化を小さくすることができ、人体２０５０と信号電極２１０７との接触状態が不安定であっても、安定した通信を行うことができる。
【００６３】
図２２は、本実施形態に係る通信装置の動作を例示する等価回路図である。
図２２は、前述の図２０に比べて、信号電極２１０７を信号電極２１０７とグランド部２１０２の間に発生する容量２２０８として示した点が異なっている。
【００６４】
図２２に示すように、抵抗素子２１１１と容量素子２１０９により、ローパスフィルタＬＰＦ１が形成されている。従って、通信部２１０５において使用する人体通信信号２１３６の周波数ｆｓを、生体信号２１５２の周波数ｆｈよりも高くすることにより、人体通信信号２１３６がローパスフィルタＬＰＦ１により抑圧され、生体信号２１５２が生体信号センサ２１０４へ伝達される。その結果、生体信号センサ２１０４の感度が向上する。
【００６５】
例えば、生体信号２１５２として心電を使用する場合には、周波数ｆｈは１００Ｈｚ程度であるので、通信部２１０５において使用する人体通信信号２１３６の周波数ｆｓを、それよりも高くすればよい。
【００６６】
図２３は、横軸に時間をとり、縦軸に生体信号センサの出力電圧をとって、人体通信信号をオン又はオフしたときのグラフである。ただし、人体通信信号２１３６の周波数ｆｓを、生体信号２１５２の周波数ｆｈよりも高くした場合である。
【００６７】
図２３に示すように、通信回路２１０５からの人体通信信号２１３６が、信号電極２１０７に入力されない場合には、図２３のグラフＢのように生体信号２１５２を測定することができる。また、人体通信信号２１３６が信号電極１０７に入力された場合にも、図２３のグラフАのように生体信号２１５２を測定することができる。すなわち、人体通信信号２１３６の有無に影響されずに、生体信号２１５２を測定することができる。
これは、人体通信信号２１３６がローパスフィルタＬＰＦ１により抑圧され、生体信号２１５２がローパスフィルタＬＰＦ１を通過後、生体信号センサ２１０４へ伝達されたからである。
本実施形態における上記以外の動作は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００６８】
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る通信装置２１００は、抵抗素子２１１１と容量素子２１０９により、ローパスフィルタＬＰＦ１が形成されている。人体通信信号２１３６の周波数ｆｓを、生体信号２１５２の周波数ｆｈよりも高くすることにより、人体通信信号２１３６がローパスフィルタＬＰＦ１により抑圧され、生体信号２１５２が生体信号センサ２１０４へ伝達される。その結果、生体信号センサ２１０４の感度が向上する。
その結果、図２３に示すように、人体通信信号２１３６の有無に影響されずに、生体信号センサ２１０４において、生体信号２１５２を測定することができる。
本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００６９】
本実施形態の比較例について説明する。
図２４は、本実施形態の比較例に係る通信装置を例示する斜視図である。
本比較例に係る通信装置２３００は、本実施形態に係る通信装置２１００（図１８参照）と比較して、抵抗素子２１１１及び容量素子２１０９を実装せず、信号線２１１８及び信号線２１１６を短絡する点が異なっている。
【００７０】
図２５は、横軸に時間をとり、縦軸に生体信号センサの出力電圧をとって、人体通信信号をオン又はオフしたときのグラフである。
図２５に示すように、通信回路２１０５からの人体通信信号２１３６が、信号電極２１０７に入力されない場合には、図２５のグラフＤのように生体信号２１５２を測定することができる。しかし、通信部２１０５からの人体通信信号２１３６が、信号電極２１０７に入力される場合には、図２５のグラフＣのように生体信号２１５２を測定することができない。
【００７１】
次に、本実施形態の第１の変形例について説明する。
図２６は、本変形例に係る通信装置を例示する斜視図である。
図２６に示すように、本変形例に係る通信装置２４００は、前述の第１の実施形態に係る通信装置２１００（図１８参照）と比較して、信号電極２４７１、信号電極２４７２等の複数の信号電極が追加され、それぞれの信号電極は、抵抗素子及び容量素子からなるローパスフィルタを介して生体信号センサ２１０４に接続されている点が異なっている。これにより、複数の信号電極から生体信号を受信することができるので、生体信号センサ２１０４の受信レベルを向上させることができる。
本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００７２】
次に、本実施形態の第２の変形例について説明する。
図２７は、本変形例に係る通信装置を例示する斜視図である。
図２７に示すように、本変形例に係る通信装置２５００は、前述の第１の変形例に係る通信装置２４００（図２６参照）と比較して、複数の信号電極のそれぞれと通信回路２１０５が接続されている点が異なっている。これにより、複数の信号電極から人体通信信号を受信することができるので、通信回路２１０５の受信レベルを向上させることができる。
本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の変形例と同様である。
【００７３】
次に、第９の実施形態について説明する。
図２８は、本実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
図２８に示すように、本実施形態に係る通信装置２６００は、第８の実施形態に係る通信装置２１００（図１８参照）と比較して、一端が抵抗素子２１１０に直列に接続され他端が容量素子２１０８及び生体信号センサ２１０４に接続された誘導素子２６０１、及び、一端が抵抗素子２１１１に直列に接続され他端が容量素子２１０９及び生体信号センサ２１０４に接続された誘導素子２６０２が設けられている点が異なっている。誘導素子２６０１及び２６０２は、例えば、チップインダクタである。
【００７４】
図２９は、本実施形態に係る通信装置の動作を例示する回路図である。ただし、図２９においては、通信回路２１０５、信号電極２１０７、抵抗素子２１１１、誘導素子２６０２、容量素子２１０９及び生体信号センサ２１０４のみを示し、他の構成要素は図示を省略している。
図２９に示すように、抵抗素子２１１１、誘導素子２６０２及び容量素子２１０９により、ローパスフィルタＬＰＦ２が形成されている。ローパスフィルタＬＰＦ２においては、誘導素子２６０２を設けたことにより、抵抗素子２１１１の抵抗値を低くすることができる。これにより、ローパスフィルタＬＰＦ２の通過損失を低減することができる。
また、信号電極２１０７とグランド部２１０２との間に発生する容量２２０８及び容量素子２２０９の合成容量を、誘導素子２６０２により低下させることができる。これにより、さらに安定した通信を行うことができる。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第８の実施形態と同様である。
【００７５】
次に、第１０の実施形態について説明する。
図３０は、本実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
図３０に示すように、本実施形態に係る通信装置２７００は、第８の実施形態に係る通信装置２１００と比較して、下記（а）〜（ｄ）の点が異なっている。
（а）抵抗素子２１１０に代わって誘導素子２７０４を設けている。
（ｂ）抵抗素子２１１１に代わって誘導素子２７０５を設けている。
（ｃ）一端を容量素子２１０８に並列に接続し、他端をスルーホール２７０３を介してグランド部２１０２に接続している抵抗素子２７０２を設けている。
（ｄ）一端を容量素子２１０９に並列に接続し、他端をスルーホール２７０３を介してグランド部２１０２に接続している抵抗素子２７０１を設けている。
誘導素子２７０４及び２７０５は、例えば、チップインダクタである。
【００７６】
図３１は、本実施形態に係る通信装置の動作を例示する回路図である。ただし、図３１においては、通信回路２１０５、信号電極２１０７、誘導素子２７０５、容量素子２１０９、抵抗素子２７０１及び生体信号センサ２１０４のみを示し、他の構成要素は図示を省略している。
図３１に示すように、誘導素子２７０５、容量素子２１０９及び抵抗素子２７０１により、ローパスフィルタＬＰＦ３が形成されている。抵抗素子２１１１代わって誘導素子２７０５を設けたことにより、ローパスフィルタＬＰＦ３の通過損失を低減することができる。
また、信号電極２１０７とグランド部２１０２との間に発生する容量２２０８及び容量素子２１０９の合成容量を、誘導素子２７０５により低下させることができる。これにより、さらにより安定した通信を行うことができる。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第８の実施形態と同様である。
【００７７】
次に、第１１の実施形態について説明する。
図３２は、本実施形態に係る通信装置を例示する斜視図である。
図３２に示すように、本実施形態に係る通信装置２８００は、前述の第１０の実施形態に係る通信装置２７００と比較して、誘導素子２７０５が削除され、信号線２１２０に代わって誘導素子２８０１が設けられている点が異なっている。
【００７８】
図３２に示すように、誘導素子２８０１は、巻線部２８１１及び巻線部２８１１によって取り囲まれた磁性体２８１２を有している。磁性体２８１２は、誘導成分を増加させるために設けられている。これにより、誘導素子２８０１がアンテナとなって、人体で発生した生体信号２１５２を受信することができる。すなわち、信号電極２１０７だけでなく、誘導素子２８０１でも生体信号２１５２を受信することができる。その結果、生体信号センサ２１０４の感度を向上させることができる。なお、磁性体２８１２は設けられていなくてもよい。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１０の実施形態と同様である。
【００７９】
以上説明した複数の実施形態によれば、反射損失が少ない信号電極を備えた通信装置を提供することができる。
【００８０】
以上、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及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。例えば、実施例２と実施例８を組み合わせることができる。その他の組み合わせとしては、例えば、実施例２と実施例９、実施例２と実施例１０、実施例２と実施例１１、実施例３と実施例８、実施例３と実施例９、実施例３と実施例１０、実施例３と実施例１１、実施例４と実施例８、実施例４と実施例９、実施例４と実施例１０、実施例４と実施例１１、実施例５と実施例８、実施例５と実施例９、実施例５と実施例１０、実施例５と実施例１１、実施例６と実施例８、実施例６と実施例９、実施例６と実施例１０、実施例６と実施例１１、実施例７と実施例８、実施例７と実施例９、実施例７と実施例１０、または、実施例７と実施例１１を組み合わせることができる。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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2016013134.tif 000041