(57)【要約】【課題】大型化することなく通電により発生した熱を効率よく放熱可能な情報通信装置、及びこのような情報通信装置を備えた物理量検知装置の提供を目的とした。【解決手段】物理量検知装置１は、膜状のベース部２０と、ベース部２０の上に搭載され、通電により発熱を伴って作動する電子装置３０と、アンテナ６０とを備えて情報通信装置１０によって構成されている。アンテナ６０は、平面状に形成された送受信部６４を有し、送受信部６４を介して電波を送受信することに加えて、ベース部２０と送受信部６４との間に形成された中間層１２に配置された電子装置３０において発生した熱を、放熱させることができる。【選択図】図３
2012169899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状又は膜状のベース部と、
前記ベース部上に搭載され、通電により発熱を伴って作動する電子装置と、
平面状に形成された送受信部を有し、前記送受信部を介して電波を送受信することが可能なアンテナとを備えており、
前記ベース部と前記送受信部との間に形成された中間層に前記電子装置が配置され、前記送受信部が外部に露出したものであり、
前記電子装置において発生した熱を、前記送受信部を介して放熱可能であることを特徴とする情報通信装置。
【請求項２】
第一受熱面及び第二受熱面を有し、第一受熱面及び第二受熱面の間における温度差に基づいて熱エネルギーを電気エネルギーに変換可能な熱電素子が前記中間層に設けられており、
前記第一受熱面側に前記送受信部が伝熱可能なように積層されており、
前記第二受熱面側に前記ベース部が伝熱可能なように積層されていることを特徴とする請求項１に記載の情報通信装置。
【請求項３】
前記熱電素子の第一受熱面と前記送受信部との間に熱伝導可能な伝熱板が介在しており、
前記伝熱板の一部が、前記送受信部から露出していることを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記アンテナが、前記送受信部に連続した接続端子を有し、
前記接続端子が、前記電子装置に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の情報通信装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の情報通信装置を有し、
前記中間層に生体情報を取得するためのセンサが設けられており、
前記ベース部を生体に対して接触させることにより前記センサを介して生体情報を取得可能であることを特徴とする物理量検知装置。
【請求項６】
請求項２に記載の情報通信装置を備えており、
前記ベース部を生体に対して接触させることにより、生体において発生した熱を、前記ベース部を介して前記熱電素子の第二受熱面側に伝播させることが可能であることを特徴とする物理量検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信用のアンテナを有した情報通信装置、及び、該情報通信装置を備えた生体情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下記特許文献１に開示されている装置のように、生体に装着された状態で使用され、生体から取得した生体情報を送信可能な装置類が提供されている。なお、下記特許文献１に開示されている送信装置は、集積回路装置を構成する回路部における発熱により生体情報の誤差等が生じるのを防止すべく提供されたものである。下記特許文献１の送信装置では、集積回路装置を構成する一方の基板と他方の基板とを磁性体等を介在させて熱的に分離し、一方の基板から他方の基板への伝熱を抑制することにより、検知精度の低下を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９５２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術においては、通電に伴って発熱した熱の放熱について十分な配慮がなされていない。そのため、特許文献１に開示されている送信装置等の従来技術の装置類においては、通電に伴って発生した熱の影響によりセンサの検知精度が低下せざるを得ないという問題がある。
【０００５】
また近年、脈拍、血圧、体温等の生体に関する情報（生体情報）を取得可能なセンサと情報通信装置とを組み合わせ、センサによって取得された生体情報を情報通信装置を用いて送受信可能とした物理量検知装置の提供が医療現場等において要望されている。しかしながら、上記特許文献１の通信装置のようなものに対して更にセンサを搭載した場合は、通電に伴って発生した熱によりセンサにおいて誤検知が生じてしまい十分な性能を発揮できないという問題がある。更に、通電に伴う熱を排出するための放熱器等を別途設けた場合は、装置全体が大型化してしまい、生体に装着して使用するという用途にそぐわないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、大型化することなく通電により発生した熱を効率よく放熱可能な情報通信装置、及び、このような情報通信装置を備えた物理量検知装置の提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の情報通信装置は、板状又は膜状のベース部と、前記ベース部上に搭載され、通電により発熱を伴って作動する電子装置と、平面状に形成された送受信部を有し、前記送受信部を介して電波を送受信することが可能なアンテナとを備えている。本発明の情報通信装置は、前記ベース部と前記送受信部との間に形成された中間層に前記電子装置が配置され、前記送受信部が外部に露出したものであり、前記電子装置において発生した熱を、前記送受信部を介して放熱可能であることを特徴としている。
【０００８】
上記（１）の構成とした場合、電子装置のベース部とアンテナの送受信部との間に挟まれた電子装置において発生した熱を、送受信部を介して放熱させることができる。また、送受信部が外部に露出していることに加え、平面状に形成されていることから放熱面積が大きいため、放熱用のフィン等を別途設けることなく十分な放熱性能が得られる。従って、上記（１）の構成によれば、電子装置において発生した熱に起因する電子装置の動作不良を回避しつつ、情報通信装置の小型化を図ることが可能となる。
【０００９】
（２）上記（１）の情報通信装置においては、第一受熱面及び第二受熱面を有し、第一受熱面及び第二受熱面の間における温度差に基づいて熱エネルギーを電気エネルギーに変換可能な熱電素子が前記中間層に設けられており、前記第一受熱面側に前記送受信部が伝熱可能なように積層されており、前記第二受熱面側に前記ベース部が伝熱可能なように積層されていることが望ましい。
【００１０】
上記（２）の構成とした場合、熱電素子の第一受熱面の低温化を促進し、第一受熱面及び第二受熱面の温度差を十分確保することができる。従って、上記（２）の構成によれば、電子装置の作動に伴い発生する熱の影響による熱電素子の発電効率の低下を防止することができる。
【００１１】
（３）上記（１），（２）の情報通信装置においては、前記熱電素子の第一受熱面と前記送受信部との間に熱伝導可能な伝熱板が介在しており、前記伝熱板の一部が、前記送受信部から露出していることが好ましい。
【００１２】
上記（３）の構成によれば、アンテナの送受信部に加え、伝熱板によっても熱電素子の第一受熱面における熱の授受を促進することができる。従って、上記（３）の構成によれば、熱電素子における発電効率をより一層向上させることが可能となる。
【００１３】
（４）上記（１）の情報通信装置においては、前記アンテナが、前記送受信部に連続した接続端子を有し、前記接続端子が、前記電子装置に接続されていることが好ましい。
【００１４】
上記（４）の構成によれば、電子装置において発生した熱をアンテナの接続端子を介して送受信部に伝播させ、放熱させることが可能となる。従って、上記（４）の構成によれば、放熱効率をより一層向上させることが可能となる。
【００１５】
（５）本発明の物理量検知装置においては、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の情報通信装置を有し、前記中間層に生体情報を取得するためのセンサが設けられており、前記ベース部を生体に対して接触させることにより前記センサを介して生体情報を取得可能であることを特徴としている。
【００１６】
上記（５）の構成によれば、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の情報通信装置における効果を奏することができるとともに、生体に対して装着して使用しやすい物理量検知装置を提供できる。
【００１７】
（６）本発明の物理量検知装置においては、上記（２）に記載の情報通信装置を備えており、前記ベース部を生体に対して接触させることにより、生体において発生した熱を、前記ベース部を介して前記熱電素子の第二受熱面側に伝播させることが可能であることを特徴としている。
【００１８】
上記（６）の構成によれば、生体からベース部を介して熱電素子に伝わった熱エネルギーを用いて熱電素子において発電を行うことが可能であり、熱エネルギーを有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る物理量検知装置及び情報通信装置を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１に示す物理量検知装置及び情報通信装置の分解斜視図である。
【図４】図１に示した装置に用いられている電子装置を示す平面図である。
【図５】（ａ）は図４に示した電子装置の接地板を示す平面図、（ｂ）は図４に示した電子装置の回路基板を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
続いて、本発明の一実施形態に係る物理量検知装置１について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、物理量検知装置１は、従来公知の絆創膏と同様の外観形状とされており、同程度の大きさに形成されている。物理量検知装置１は、情報通信装置１０を備えており、絆創膏と同様にして生体に対して装着することにより、情報通信装置１０を構成するセンサ４８を介して生体情報を取得することができる。また、物理量検知装置１は、情報通信装置１０を構成するアンテナ６０を介して取得した生体情報等の情報を送受信信することができる。以下、情報通信装置１０の構成について更に詳細に説明する。
【００２１】
図２及び図３に示すように、情報通信装置１０は、ベース部２０、電子装置３０、及びアンテナ６０に大別され、これらを積層した積層体の構造とされている。ベース部２０は、シリコーン材料、その他の樹脂材料等によって形成された膜状の部材である。本実施形態では、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）製の薄膜がベース部２０とされている。これにより、ベース部２０は、ゴム弾性、ガス透過性、生体適合性、熱安定性、及び疎水性等の性質を有しており、生体に対して容易に貼付することができる。また、生体の熱を容易に電子装置３０側に伝達させることができる。
【００２２】
図２及び図３に示すように、電子装置３０は、上述したベース部２０と後に詳述するアンテナ６０の送受信部６４との間に形成された中間層１２に配置されている。図３及び図４に示すように、電子装置３０は、接地板３２と回路基板３４とを積層したものに対し、通電により作動する複数の電子部品３６、３８を配置した構造とされている。
【００２３】
接地板３２は、電子装置３０を接地するための板体であり、電気伝導性に優れた板体によって構成されている。図５（ａ）に示すように、接地板３２には、略中央に回路基板３４を取り付けるための基板配置領域３２ａが設けられており、基板配置領域３２ａの外周側に電子部品３６を取り付け可能なようにリブにより区画することによって形成された電子部品配置領域３２ｂが複数設けられている。
【００２４】
回路基板３４は、ガラス繊維によって形成された布状のものにエポキシ樹脂等の樹脂を含浸させ熱硬化処理を施したＦＲ４（Ｆｌａｍｅ  Ｒｅｔａｒｄａｎｔ  Ｔｙｐｅ  ４）等の材質によって形成された板体によって構成されている。また、図５（ｂ）に示すように、回路基板３４の略中央部には開口３４ａが設けられ、開口３４ａの周囲には複数の配線が形成されている。なお、回路基板３４は、上述した接地板３２の基板配置領域３２ａに積層されている。
【００２５】
電子装置３０は、電子部品３６として水晶共振器４０、キャパシタ４２及び増幅器４４を備えており、通電により作動するものである。水晶共振器４０は、接地板３２の電子部品配置領域３２ｂに配置されている。また、キャパシタ４２及び増幅器４４は、回路基板３４上に積層され、回路基板３４に形成されている配線に対して電気的に接続されている。
【００２６】
また、電子装置３０は、電子部品３８として、信号処理装置４６、センサ４８、熱電素子５０等を備えている。電子部品３８は、作動時に発生する熱が電子部品３６よりも極めて小さい。信号処理装置４６の一例として、いわゆるＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：相補型金属酸化膜半導体）によって構成された板状の部材が挙げられる。信号処理装置４６は、センサ４８等の入力機器から受信した信号の制御、収集、生成されたデータの整形等を行い外部機器に出力する機能を有する。信号処理装置４６は、入出力インターフェース、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）、マイクロプロセッサ、無線回路等の回路ブロックを備えている。信号処理装置４６は、回路基板３４に形成された開口３４ａに嵌め込まれ、銀ペースト４７を介して一面側（図２中下面側）が接地板３２に対して電気的に接続されている。また、信号処理装置４６は、他面側（図２中上面側）において、ハンダ部４９により回路基板３４に形成された配線に対して電気的に接続されている。
【００２７】
センサ４８は、生体情報等を検出するものために設けられたセンサである。具体的には、センサ４８は、生体の運動状態を計測するセンサ、生体が置かれている環境状態を計測するセンサ、生体情報を計測するセンサ等、適宜のセンサによって構成することができる。さらに具体的に説明すると、生体の運動状態を計測するセンサとしては、静加速度（姿勢検知）および動加速度（衝撃検知）を計測するための加速度センサ等を用いることができる。また、環境状態を計測するためのセンサとしては、温度（外気温）、湿度、圧力、高度、騒音、光等を計測するためのセンサを用いることができる。生体情報の計測用のセンサとしては、心電、脈拍、血圧、呼吸、体温等を計測するためのセンサを用いることができる。なお、センサ４８は、上述した信号処理装置４６をなすＣＭＯＳの上に異方性導電接着フィルム（図示せず）を介して接着され、センサ４８の端子が信号処理装置４６の端子に電気的に接続されている。また、図４に示したように、センサ４８は、モールド材３１によって信号処理装置４６に固定されるとともに全体が保護されている。
【００２８】
熱電素子５０は、第一受熱面５０ａ及び第二受熱面５０ｂを有し、第一受熱面５０ａ及び第二受熱面５０ｂの間における温度差に基づいて熱エネルギーを電気エネルギーに変換可能なものである。熱電素子５０は、キャパシタ４２に対して電気的に接続されており、発電により発生した電力をキャパシタ４２に蓄電させることが可能とされている。熱電素子５０は、第二受熱面５０ｂ側を信号処理装置４６側に向けた状態とされ、信号処理装置４６上のセンサ４８に隣接するように、信号処理装置４６上に異方性導電接着フィルム（図示せず）を介して接着されている。また、図４に示すように、熱電素子５０は、第一受熱面５０ａを露出した状態で、モールド材３１によって信号処理装置４６に固定されているとともに保護されている。また、図２に示すように、熱電素子５０の第一受熱面５０ａ側には、熱伝導性に優れた板体からなる伝熱板５２が取り付けられている。
【００２９】
アンテナ６０は、上述した電子装置３０の天面側（図１中上面側）に積層した状態で配置されている。アンテナ６０と電子装置３０との間に形成された空間には、ポリ塩化ビニル又はポリウレタン等の充填剤７０が充填されている。アンテナ６０は、物理量検知装置１の長手方向略中央部を境として一方側（図１中左側）、及び他方側（図１中右側）のそれぞれに設けられた一対のアンテナ片６２，６２によって構成されている。アンテナ片６２は、銅などの金属材料によって構成された送受信部６４と接続端子６６とを有し、送受信部６４を介してラジオ波等の電波を送受信することが可能とされている。
【００３０】
送受信部６４は、平板状とされており、上述した電子装置３０の上に積層された状態で外部に露出している。送受信部６４は、伝熱板５２を介して熱電素子５０に熱的に接続されているとともに、十分な大きさを有している場合（例えば、１ＧＨｚ以下の周波数を送受信可能なもの）、生体から伝熱した熱又は電子装置３０において発生した熱（通電により電子部品などに発生した熱）を十分に放熱させることができる。すなわち、送受信部６４は、電波を送受信する送受信機能に加えて、生体から伝熱した熱又は電子装置３０において発生した熱を放出するための放熱器としての機能も有する。
【００３１】
また、送受信部６４は、物理量検知装置１の端部側に位置する部分が円弧状の平面形状とされており、物理量検知装置１の中央側に位置する部分が先細り状の平面形状とされている。これにより、物理量検知装置１の長手方向略中央部には、中間層１２が一部露出した露出領域６８、６８が形成されている。また、露出領域６８、６８の間には、熱電素子５０の第一受熱面５０ａ側に積層された伝熱板５２が一部露出しているとともに、装置内部と外部との物理的なインターフェースを取るための穴部６９が設けられている。また、接続端子６６は、送受信部６４の先細り状となった部分に連続するように形成されている。接続端子６６は、送受信部６４に対して略直角に折れ曲がっており、信号処理装置４６に対して電気的に接続されている。
【００３２】
本実施形態の情報通信装置１０においては、熱電素子５０の第一受熱面５０ａ側に伝熱板５２を介してアンテナ６０の送受信部６４が伝熱可能なように積層されており、第二受熱面５０ｂ側にベース部２０が伝熱可能なように積層されている。また、伝熱板５２は、一部がアンテナ片６２，６２間に形成された露出領域６８から露出している。これらの構成により、熱電素子５０の第一受熱面５０ａの低温化が促進され、第一受熱面５０ａ及び第二受熱面５０ｂの温度差を十分確保することが可能となる。従って、物理量検知装置１は、アンテナ６０を放熱器として用いない場合に比べて、ベース部２０を生体に接触させた際の発電効率を向上することができる。
【００３３】
物理量検知装置１は、上述した情報通信装置１０を備えており、ベース部２０を生体に対して接触させた状態として装着することにより、センサ４８によって生体情報の計測、生体の運動状態の計測、生体が配置されている環境状態の計測等を行うことができる。また、物理量検知装置１は、ベース部２０を生体に対して接触させることにより、生体から熱電素子５０の第二受熱面５０ｂに熱を伝播させ、発電することが可能である。これによって発生した電力は、キャパシタ４２に蓄電される等してセンサ４８等の作動に用いるための電力として使用される。
【００３４】
本実施形態では、生体に対して装着すること等を考慮し、ベース部２０としてポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）製の薄膜を用いた例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、膜状あるいは板状の形態を有する部材であればいかなるものであってもよい。
【００３５】
また、本実施形態では、送受信部６４にフィン等を設けない構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく平板状の送受信部６４に加えてフィン等を設けた構成とすることも可能である。かかる構成によれば、更に伝熱面積を増大させることが可能であり、放熱効率をより一層向上させることができる。
【００３６】
また、本実施形態においては、電子装置３０は、電子部品３８がベース部２０側を向き、電子部品３６が送受信部６４側を向くように配置され、信号処理装置４６に伝熱した生体からの熱又は電子装置３０において発生した熱を、熱電素子５０、伝熱板５２及び送受信部６４をなす金属板を介して優先的に放熱させることができる構成とされている。従って、情報通信装置１０は、熱電素子５０による発電効率を向上できる。また、電子装置３０において発生した熱に起因する電子装置３０の動作不良を回避しつつ、情報通信装置１０の小型化を図ることが可能となる。
【００３７】
また、本実施形態においては、最も好ましい形態の一例として電子部品３６を信号処理装置４６に対して送受信部６４側に配置した構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、電子部品３６を信号処理装置４６に対してベース部２０側に向くように配置することも可能である。
【００３８】
また、本実施形態においては、熱電素子５０の第一受熱面５０ａと送受信部６４との間に熱伝導可能な伝熱板５２を介在させ、伝熱板５２の一部を露出させた構成を例示したが、本発明はこれに限定される訳ではない。具体的には、伝熱板５２を露出させない構成とすること、及び伝熱板５２を設けない構成とすることも可能である。
【００３９】
本実施形態においては、情報通信装置１０を物理量検知装置１に採用した構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば環境状態を計測するための環境情報検知装置、運動状態を計測するための運動情報検知装置等、様々な情報を取得し送受信する装置に適用することが可能である。また、本実施形態の情報通信装置１０は、生体情報を検知するためのセンサ４８を搭載したものであったが、用途に応じて必要とされるセンサを装置内部若しくは外部に追加する、又は、センサ４８の代わりに用いることが可能である。
【００４０】
また、本実施形態においては、熱電素子５０を用いたものを示したが、情報通信装置１０を単に冷却するだけであれば、熱電素子５０を用いずに、接続端子６６を表面積の大きい部材などにして伝熱性を向上させ、通電により電子装置３０で発生する熱を、接続端子６６を介して送受信部６４において放熱するような構成としてもよい。このとき、接続端子６６と電子装置３０で熱源となりうる箇所とを熱的に直接接続するような伝熱部材を、情報通信装置１０に設けてもよい。これにより、電子装置３０において発生した熱に起因する電子装置３０の動作不良を回避しつつ、情報通信装置１０の小型化を図ることが可能となる。
【００４１】
なお、本発明は上記実施形態などに限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【符号の説明】
【００４２】
１    物理量検知装置
１０    情報通信装置
１２    中間層
２０    ベース部
３０    電子装置
３１    モールド材
３６,３８    電子部品
４６    信号処理装置
４８    センサ
５０    熱電素子
５０ａ  第一受熱面
５０ｂ  第二受熱面
５２    伝熱板
６０    アンテナ
６２    アンテナ片
６４    送受信部
６６    接続端子
【図１】
2012169899.tif 000003
【図２】
2012169899.tif 000004
【図３】
2012169899.tif 000005
【図４】
2012169899.tif 000006
【図５】
2012169899.tif 000007