(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、従来の問題点を克服し、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用するフレキシブルで柔軟性に富み、折り曲げや引っ張りに対して強い、電界通信用アンテナ、通信機、一対以上の通信機、および電界通信システムを提供することである。【解決手段】  電界伝達媒体に電界を誘起して通記アンテナが、バインダー（Ａ）と導電材料（Ｂ）とを含有する導電層を含むことを特徴とする電界通信用アンテナ。【選択図】図１
2013135358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用するアンテナであって、前記アンテナが、バインダー（Ａ）と導電材料（Ｂ）とを含有する導電層（１）を含んでなることを特徴とする電界通信用アンテナ。
【請求項２】
アンテナが、絶縁層（０）と第一の導電層（１）とを積層してなるアンテナであることを特徴とする、請求項１記載の電界通信用アンテナ。
【請求項３】
アンテナが、第一の絶縁層（０）、第一の導電層（１）、第二の絶縁層（２）、第二の導電層（３）の順に積層してなることを特徴とするアンテナであって、前記第二の導電層（３）が、バインダー（Ａ）と導電材料（Ｂ）とを含有することを特徴とする、請求項１または２記載の電界通信用アンテナ。
【請求項４】
アンテナが、第一の絶縁層（０）、第一の導電層（１）、第二の絶縁層（２）、第二の導電層（３）、第三の絶縁層（４）、第三の導電層（５）の順に更に積層してなることを特徴とするアンテナであって、前記第三の導電層（５）がバインダー（Ａ）と導電材料（Ｂ）とを含有することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の電界通信用アンテナ。
【請求項５】
第二の絶縁層（２）の比誘電率（εｒ）が５未満であることを特徴とする請求項３または４記載の電界通信用アンテナ。
【請求項６】
第二の絶縁層（２）の比誘電率（εｒ）が３未満であることを特徴とする請求項３〜５いずれか記載の電界通信用アンテナ。
【請求項７】
第二の絶縁層（２）が空気を含むことを特徴とする請求項３〜６いずれか記載の電界通信用アンテナ。
【請求項８】
電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用する通信機であって、請求項１〜７いずれか記載の電界通信用アンテナと、制御部と、変調部および／または復調部とを備えてなることを特徴とする電界通信用の通信機。
【請求項９】
電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用する２つ以上の通信機であって、前記通信機のうち少なくとも一つの通信機が、請求項１〜７いずれか記載の電界通信用アンテナと、制御部と、変調部および／または復調部とを備えてなることを特徴とする電界通信用の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用するフレキシブルで柔軟性に富み、折り曲げや引っ張りに対して強い、アンテナ、一対以上の通信機および電界通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末の小型化及び高性能化により身体に装着可能なサイズに小型したコンピュータ（ウェアラブルコンピュータ）が注目されている。そして、ウェアラブルコンピュータを適用した携帯端末を電界通信装置に接続し、携帯端末間の通信を電界で行うようにした技術の開発が進められている。（特許文献１）
【０００３】
電界通信装置は、その基本的な機能として、信号送信時には送信すべき情報に基づいて例えば人体といった電界伝達媒体に電界を誘起させ、信号受信時には受信した電界に基づいて信号を検出する。
【０００４】
図１は、人体を介して複数の携帯端末間で電界通信を行う場合のイメージ図を示す。同図では、アンテナ２を備えた携帯端末１を持つ人が、別のアンテナ２を備えた携帯端末１を持つ人同士が互いに接している。このとき、１組の電界通信用アンテナ２を通じて、人体に電界を誘起することで、電界通信装置に接続されたアンテナに対してデータ通信を行うことが可能である。
【０００５】
図２は、また、各アンテナ２を備えた携帯端末１は、人体が壁等に設置されている電界通信装置４’ａのアンテナ３’ａに接触した時に、この電界通信装置４’ａに通信回線を通じて接続されてなるパーソナルコンピューター５とデータ通信することが可能である。さらには、人体が床に設置されている電界通信装置４’ｂのアンテナ３’ｂに接触した時に、この電界通信装置４’ｂに通信回線を通じて接続されているパーソナルコンピュータ５とデータ通信することも可能である。
【０００６】
これらのアンテナをウェアラブルコンピュータの携帯端末に用いるとき、カード、カバン、腕時計、衣服、靴のような、人体の身の回りのものに備わっていることが理想的であり、アンテナそのものに柔軟性やフレキシブル性が備わっていることが好ましい。
【０００７】
しかしながら、このようなアンテナにこれまで用いられてきた電極は、銅箔やメッシュ状に編み込まれた導電布、銅板等の剛直な電極であり、柔軟性やフレキシブル性に乏しく、折り曲げたり、引っ張ったりすることで、容易に電極が破損したり、人が長時間使用する際に強い違和感を覚えるため、ウェアラブルコンピュータ用途に適していない。（特許文献２）
【０００８】
電極と電極の間の絶縁層に空気を含む構造を形成し、弾力性を付与することが提案されている（特許文献３）。しかしながら、電極部分には柔軟性を有していないため、折り曲げや引っ張りによって電極の導電性は徐々に失われ、最終的に電極が破損してしまう怖れがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−９８２０５号公報
【特許文献２】特許４６５３２００号
【特許文献３】特許４６２８４３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、従来の問題点を克服し、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用する、フレキシブルで柔軟性に富み、折り曲げや引っ張りに対して強い、電界通信用アンテナ、通信機および電界通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち本発明は、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用するアンテナであって、前記アンテナが、バインダー（Ａ）と導電材料（Ｂ）とを含有する第一の導電層（１））を含んでなることを特徴とする電界通信用アンテナに関する。
【００１２】
また本発明は、アンテナが、絶縁層（０）と第一の導電層（１）とを積層してなるアンテナであることを特徴とする、上記電界通信用アンテナに関する。
【００１３】
また本発明は、  アンテナが、第一の絶縁層（０）、第一の導電層（１）、第二の絶縁層（２）、第二の導電層（３）の順に積層してなることを特徴とするアンテナであって、前記第二の導電層（３）が、バインダー（A）と導電材料（B）とを含有することを特徴とする、上記電界通信用アンテナに関する。
【００１４】
また本発明は、アンテナが、第一の絶縁層（０）、第一の導電層（１）、第二の絶縁層（２）、第二の導電層（３）、第三の絶縁層（４）、第三の導電層（５）の順に更に積層してなることを特徴とするアンテナであって、前記第三の導電層（５）がバインダー（Ａ）と導電材料（Ｂ）とを含有することを特徴とする上記電界通信用アンテナに関する。
【００１５】
また本発明は、第二の絶縁層（２）の比誘電率（εｒ）が５未満であることを特徴とする上記電界通信用アンテナに関する。
【００１６】
また本発明は、第二の絶縁層（２）の比誘電率（εｒ）が３未満であることを特徴とする上記電界通信用アンテナに関する。
【００１７】
また本発明は、第二の絶縁層（２）が空気を含むことを特徴とする上記電界通信用アンテナに関する。
【００１８】
また本発明は、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用する通信機であって、上記電界通信用アンテナと、制御部と、変調部および／または復調部とを備えてなることを特徴とする電界通信用の通信機に関する。
【００１９】
また本発明は、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用する２つ以上の通信機であって、前記通信機のうち少なくとも一つの通信機が、上記電界通信用アンテナと、制御部と、変調部および／または復調部とを備えてなることを特徴とする電界通信用の通信システムに関する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、従来の問題点を克服し、フレキシブルで柔軟性に富み、折り曲げや引っ張りに対して強く、人が長時間身につけたり、連続的に触れている場合においても違和感無く使用が可能な、電界通信用アンテナ、通信機、および電界通信システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は複数の携帯端末間で人体を介して電界通信を行う時のイメージ図である。
【図２】図２は複数の携帯端末間で人体を介し、固定された端末に対して電界通信を行う時のイメージ図である。
【図３】図３は本発明のアンテナの模式的断面図である。
【図４】図４は本発明のアンテナの模式的断面図である。
【図５】図５は本発明のアンテナの模式的断面図である。
【図６】図６は本発明のアンテナの模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明のアンテナについて説明する。
【００２３】
本発明を構成するアンテナは、バインダー（Ａ）と導電材料（Ｂ）とを含有する第一の導電層（１）である（図３）。
【００２４】
従来技術では、銅箔やメッシュ状に編み込まれた導電布、銅板等の剛直な材料が使用されていたが、引っ張りや折り曲げ等のひずみにより容易に破損したり、導電性の低下が激しく、また、メッシュ状の導電布の場合は磨耗により繊維が破断しやすいという問題があり、銅箔や銅板等は、人の汗や皮脂などの体液や湿度によって酸化することで導電性が低下したり、剛直であるために長時間身につけていることで強い違和感を与えるという問題があった。
【００２５】
一方、本発明を構成するアンテナは、バインダー（Ａ）が、剛直な導電材料（Ｂ）の分散媒体として、導電層全体に柔軟性を付与し、また、引っ張りや折り曲げ等のひずみに対して応力を分散することで、導電性を保ちながら、アンテナが破壊されるのを回避し、更には、人の汗や皮脂などの体液による導電材料（Ｂ）の表面酸化を防止する役割を担うことで、上記問題を解決することができる。
【００２６】
本発明を構成するアンテナは、人が直接身につけたり、長時間触れる部分に使用されるため、人体に対してより安全な通信を実現し、違和感の無い使用感を与えるという意味で、絶縁層（０）と、バインダー（Ａ）と導電材料（Ｂ）とを含有する第一の導電層（１）とを積層して成るアンテナであることが好ましく、その際、アンテナは、人と第一の導電層（１）とが、絶縁層（０）を介して間接的に接触するように設置されることが好ましい（図４）。
【００２７】
本発明を構成するアンテナは、より効果的に電解を誘起させ、より安定な通信を行うために、第一の絶縁層（０）、第一の導電層（１）、第二の絶縁層（２）、第二の導電層（３）の順に積層してなるアンテナであることが好ましい（図５）。第二の絶縁層（２）は、第一の導電層（１）と第二の導電層（３）に挟まれた構造になっており、第一の導電層（１）及び第二の導電層（３）が電極として、第二の絶縁層（２）が誘電体として働くことにより、キャパシタ構造を形成するため、より安定に電界を誘起させたり、電解を効率的に検出することができる。
【００２８】
このとき、第一の導電層（１）を＋側の通信電極、第二の導電層（３）を−側の通信電極、として回路を形成したり、どちらか一方の導電層を送受信電極、他方をグランド電極として回路を形成することで、より安定な通信アンテナとしての機能を発揮する。
【００２９】
本発明を構成する、第一の絶縁層（０）に関して説明する。
【００３０】
第一の絶縁層（０）は、本発明を構成するアンテナにおいて、人が直接触れる部分である最表面の層であり、第一の導電層（１）を電気的に外界と絶縁させ、かつ物理的に保護する役割を担っている。
【００３１】
実用的には、第一の絶縁層（０）が、通信時に人と第一の導電層（１）との間に存在することで、機器の不具合によりアンテナから人に対して過大な電流が流れるのを防止し、また、皮膚への刺激を防止し、違和感を与えない使用感を発揮し、さらには人の汗や皮脂等の体液や傷、磨耗等の傷害から第一の導電層（１）を保護する役割を担う。
【００３２】
本発明の電界通信用アンテナはフレキシブル性及び柔軟性が必要であるため、第一の絶縁層（０）においてもフレキシブル性で柔軟性に富むことが要求される。具体的には、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルウレタンやポリエーテルウレタン、ポリカーボネートウレタンのようなウレタン樹脂、ポリエステルウレタンウレアやポリカーボネートウレタンウレアのようなウレタンウレア樹脂、ポリエステルウレアやポリエーテルウレア、ポリカーボネートウレアのようなウレア樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂のようなオレフィン系樹脂、ポリビニルアルコールやポリビニルブチラールのようなポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノキシ系樹脂、ポリフェノール樹脂、ナイロン樹脂、ビニロン樹脂、アラミド樹脂、セルロース樹脂などの合成樹脂を主成分とし、必要に応じてこれら樹脂を架橋させるための硬化剤やその促進のための触媒、その他塗工性、安定性、耐久性等を付与するための種々の添加剤を含む樹脂組成物、または
それらを用いた不織布、木綿、絹、麻、ウールなどの天然繊維、ガラス繊維等が挙げられる。
【００３３】
第一の絶縁層（０）は、第一の導電層（１）を電気的に外界と絶縁させ、アンテナを物理的に保護するための実用上最適な膜厚で良いが、薄すぎると第一の導電層（１）の物理的保護や、第一の導電層（１）と外界との絶縁性確保が困難となり、厚すぎるとアンテナとして電界を検出することが困難となるため、５μｍ以上、１０００００μm未満であることが好ましい。
【００３４】
本発明を構成する、第一の導電層（１）及び第二の導電層（３）に関してさらに詳細に説明する。
【００３５】
第一の導電層（１）及び第二の導電層（３）は、本発明を構成するアンテナの電極部分を担っている。
【００３６】
第一の導電層（１）及び第二の導電層（３）は、バインダー（Ａ）と導電材料（Ｂ）を含有することが重要である。すなわち、導電材料（Ｂ）をバインダー（Ａ）内に分散することで、前述のとおり、導電性を保ちながら、導電層全体に柔軟性を付与することができ、アンテナが破壊されるのを回避したり、長時間身につけても違和感の無い使用感を与えたり、人の汗や皮脂などの体液による、自身の酸化を抑制することができる。
【００３７】
バインダー（Ａ）としては、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルウレタンやポリエーテルウレタン、ポリカーボネートウレタンのようなウレタン樹脂、ポリエステルウレタンウレアやポリカーボネートウレタンウレアのようなウレタンウレア樹脂、ポリエステルウレアやポリエーテルウレア、ポリカーボネートウレアのようなウレア樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂のようなオレフィン系樹脂、ポリビニルアルコールやポリビニルブチラールのようなポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノキシ系樹脂、ポリフェノール樹脂、ナイロン樹脂、ビニロン樹脂、アラミド樹脂、セルロース樹脂などを主成分として、必要に応じてこれら樹脂を架橋させるための硬化剤やその促進のための触媒、その他塗工性、安定性、耐久性等を付与するための種々の添加剤を含む樹脂組成物が挙げられ、必要に応じてこれらの材料を二つ以上混ぜて用いても良い。その中でも、フッ素系、アクリル系またはオレフィン系のゴム、ポリエステル樹脂、ウレタン系樹脂、ウレタンウレア系樹脂、ウレア樹脂、エポキシ系樹脂、フェノキシ系樹脂を主成分とすることが好ましい。
【００３８】
導電材料（Ｂ）としては、一般的な導電性粒子や導電性樹脂などが挙げられる。具体的には、金、銀、銅、白金、ニッケル、錫、パラジウム、アルミニウムなどの金属粒子およびそれらを用いた合金やコアシェル型粒子や金属ナノワイヤ、金属繊維、ＩＴＯ、ＡＴＯ、ＦＴＯ等の金属酸化物粒子およびそれらを用いた合金やコアシェル型粒子、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブなどの炭素材料、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴなどの導電性樹脂、イオン性液体などが挙げられ、必要に応じてこれらの材料を二つ以上混ぜて用いても良い。
【００３９】
第一の導電層（１）及び第二の導電層（３）は、薄すぎると導電性が低下し、厚すぎるとアンテナとしての柔軟性が低下するため、０．１μm以上、１００００μm未満であることが好ましい。
【００４０】
第二の絶縁層（２）に関して説明する。第二の絶縁層（２）は、第一の導電層（１）と第二の導電層（３）に挟まれた構造になっており、第二の絶縁層（２）が誘電体として働くことにより、キャパシタ構造を形成しているため、本発明のアンテナは、より安定に電界を誘起させたり、検出することができる。
【００４１】
本発明の電界通信用アンテナには、フレキシブル性及び柔軟性が必要であるため、第二の絶縁層（２）においてもフレキシブルで柔軟性に富むことが要求される。具体的には、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルウレタンやポリエーテルウレタン、ポリカーボネートウレタンのようなウレタン樹脂、ポリエステルウレタンウレアやポリカーボネートウレタンウレアのようなウレタンウレア樹脂、ポリエステルウレアやポリエーテルウレア、ポリカーボネートウレアのようなウレア樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂のようなオレフィン系樹脂、ポリビニルアルコールやポリビニルブチラールのようなポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノキシ系樹脂、ポリフェノール樹脂、ナイロン樹脂、ビニロン樹脂、アラミド樹脂、セルロース樹脂などを主成分として、必要に応じてこれら樹脂を架橋させるための硬化剤やその促進のための触媒、その他塗工性、安定性、耐久性等を付与するための種々の添加剤を含む樹脂組成物などが挙げられ、必要に応じてこれらの材料を二つ以上混ぜて用いても良い。その中でも、柔軟性や誘電率を考慮すると、ハロゲンを有しないアクリル系またはオレフィン系のゴム、ポリエステル樹脂、ウレタン系樹脂、ウレタンウレア系樹脂、ウレア樹脂、エポキシ系樹脂、フェノキシ系樹脂を主成分とすることが好ましい。
【００４２】
本発明を構成するアンテナの性能は、導電層を１層のみ有する構成の場合、導電層の表面抵抗値と関係があり、１×１０-4〜１×１０8[Ω／□]であることが好ましく、１×１０-2〜１×１０6[Ω／□]であることがさらに好ましい。表面抵抗値が１×１０-4[Ω／□]より小さい場合は、通信環境周辺のノイズの影響を受けやすく安定な通信ができないという問題があり、１×１０8[Ω／□]より大きい場合は、電界を安定に誘起することができず、安定な通信が困難になるという問題がある。
【００４３】
本発明を構成するアンテナの性能は、導電層を２つ以上有する構成の場合、アンテナの有するインピーダンス（Ｚ）を大きくすることで向上し、このインピーダンスはアンテナの静電容量（Ｃ：キャパシタンス）と相関があり、その関係は以下の式で表すことができる。
Ｚ＝１／（ｊωＣ）
Ｃ＝εｏ・εｒ（Ｓ／ｄ）
Ｚ：インピーダンス、ｊ：虚数単位、ω：角周波数
Ｃ：静電容量、εo：真空中の誘電率、εｒ：第二の絶縁層の比誘電率
Ｓ：導電層の面積、ｄ：第二の絶縁層の膜厚
【００４４】
上記関係式の上では、アンテナの静電容量（Ｃ）が小さければ小さいほどインピーダンス（Ｚ）が大きくなり、信号を安定して検出できる。静電容量（Ｃ）の値を小さくするためには、第二の絶縁層（２）の、比誘電率（εｒ）および導電層の面積（Ｓ）の値が小さければ小さいほど、また、第二の絶縁層の膜厚（ｄ）の値が大きければ大きいほど好ましい。しかしながら、実用上の限られた条件では、面積（Ｓ）が小さすぎると人が触れる接触部分が小さくなり、実用面で使いにくく、膜厚（ｄ）が大きすぎると電解を安定に誘起することが困難になり、安定な通信が行えない。
【００４５】
具体的には、導電層の面積（Ｓ）は、０．１ｃｍ2以上、１００００ｃｍ2 未満であることが好ましい。０．１ｃｍ2未満であると、接触部分が小さくなり、実用面としては使用困難となり、１００００ｃｍ2以上であると、静電容量（Ｃ）の値が大きすぎて、電解を安定に誘起することが困難になり、安定な通信が行えない。
また、第二の絶縁層の膜厚（ｄ）は、０．１μｍ以上、１０００００μｍ 未満であることが好ましく、更には３μｍ以上、５００００μm未満であることが好ましい。０．１μｍ未満であると、外部からの少しの衝撃で絶縁層が破断しやすくなり、導電層同士がショートするなどして安定な通信が困難となり、１０００００μｍ以上であると、電解を安定に誘起することが困難となり安定な通信が困難となる。
【００４６】
第二の絶縁層の面積（Ｓ）や膜厚（ｄ）については、使用用途によってあらかじめ決められていることも多い為、アンテナの性能を向上するためには、比誘電率（εｒ）の値を可能な限り小さくすることで、静電容量を（Ｃ）を小さくすることが重要となる。第二の絶縁層（２）の比誘電率（εｒ）の値は、使用用途にもよるが、５未満であることが好ましく、３未満であることが好ましい。５以上であると、静電容量（Ｃ）の値が大きすぎて、電界を安定に検出することが困難となる。
【００４７】
また、第二の絶縁層（２）が空気を含むことが好ましい。第二の絶縁層（２）が空気を含むことによって、第二の絶縁層（２）の比誘電率を下げることが可能となり、更に弾力性を付与することもできる。材料としては、上記第二の絶縁層（２）の主成分に空気を含ませたものが好ましく、これらを用いた発泡塗工シート、ウレタンフォームや発泡スチロールなどが挙げられる。空気を含ませるために、絶縁層にレーザーや荷重によって物理的に穴をあける方法や、延伸法や相分離法等で空孔を作る方法、液状に溶融させて気泡を含ませた状態で塗布し、冷却により気泡を固定させる方法や、発泡材料を含ませる方法などがある。
【００４８】
本発明の電界通信用アンテナは、第二の導電層（３）面に、第三の絶縁層（４）、バインダー（Ａ）と導電材料（Ｂ）とを含有することを特徴とする第三の導電層（５）の順に更に積層していることが好ましい。この場合、第一の絶縁層（０）、第一の導電層（１）、第二の絶縁層（２）、第二の導電層（３）、第三の絶縁層（４）、第三の導電層（５）の６層構成になる（図６）。
【００４９】
このとき、第一の導電層（１）を＋側の通信電極、第二の導電層（３）を−側の通信電極、第三の導電層（５）をグランド電極として回路を形成したり、あるいは、第一の導電層（１）を＋側の通信電極、第二の導電層（３）をグランド電極、第三の導電層（５）を−側の通信電極として回路を形成することで、外部環境から受けるノイズ等の影響を低減できるため、アンテナとしての性能が向上し、より安定な通信が行える。
【００５０】
第三の絶縁層（４）は第二の絶縁層（２）と同等のものを使用することができる。
また、第三の導電層（５）は第一の導電層（１）または第二の導電層（３）と同等のものを使用することができる。
【００５１】
本発明を構成するアンテナは、より安定かつ微弱な電解を検出するなどの目的で、必要に応じて、更に第四の絶縁層、第四の導電層というように、より多層に積層することも可能である。
【００５２】
本発明の通信機について説明する。本発明の通信機は、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行う電界通信手段に適用する通信機であり、本発明のアンテナ、制御部、変調部または／及び復調部、さらには、必要に応じてインターフェースとを備えてなる電界通信用の通信機である。
【００５３】
制御部とは通信の送受信に関わる制御を行う部分であり、情報処理機能を有したマイクロコンピューターなどが挙げられる。また、変調部は制御部から送られた信号を搬送波にのせる部分であり、復調部は、変調信号からデータを抽出する部分である。復調部と変調部は同時に実装されていても良いし、どちらか一方だけも良い。また、インターフェースとは、データを外部機器と入出力する部分である。
【００５４】
例えば、本発明の通信機を用いてデータを送信したい時、携帯端末内にあるデータから、制御部が送信したいデータを変調部に送り、アンテナを通じて電界を発生させ、この電界を利用して電界通信データを送信することができる。
【００５５】
また、本発明の通信機を用いてデータを受信したい時、アンテナが電界を検出した後、復調部に送り、復調した電界を制御部に送信する。制御部は受け取ったデータを処理し、インターフェースを通じて記録装置に記録したり、表示装置に出力させることができる。
【００５６】
本発明のアンテナと、制御部、復調部、変調部、インターフェースは、同じ形態でなくても良く、アンテナ部分が独立して、制御部、復調部、変調部と繋がっていても良い。
【００５７】
本発明の通信機を用いた電界通信システムについて説明する。
本発明の電界通信システムは、本発明の通信機のアンテナがフレキシブルで柔軟性に富み、折り曲げや引っ張りに対して強いため、曲面や凹凸に対して追随することができるため、カバンや服、靴、ベルト、時計、帽子などの衣類や、シートベルト、座席やハンドルなどのカー用品、グリップ、サドル、ヘルメットなどの自転車・バイク用品、イス、机、ベッド、ソファー、布団、座布団、シーツ、枕などの生活用品、マウス、マウスパッド、キーボード、スマートフォン、スマートフォンカバー、携帯電話、携帯電話カバー、タブレットPC、タブレットPCカバーなどの情報通信機器周辺用品、ゴルフクラブ、テニスラケット、バット、トレーニングマシン等のグリップ部分やグローブ、サポーター、スイミングウエア、ドライスーツ、ウエットスーツなどのスポーツ用品、首輪などのペット用品、車椅子のシート、松葉杖のグリップ、血圧計、包帯、ギプスなどの医療器具、壁、絨毯、便座、便座カバー、カーペット等に組み込むことができ、人体を介して、違和感なく情報を送受信することができる。
【００５８】
生体センサや生体通信装置と、本発明の通信機を組み合わせることにより、検出した生体情報を外部機器に人体を介して送信することができ、生体情報を容易に収集することができる。このとき、生体情報と外部機器との間の通信経路を人体が構成するため、本発明の通信機を装着した状態で、外部機器の通信機に触れれば、生体情報を外部機器で容易に収集することができる。
【００５９】
電界通信手段をデータの送受信に用いる場合、二つ以上の通信機を必要とする。この場合の二つ以上の通信機とは、一つの送信機と一つの受信機、一つの送信機と二つ以上の受信機、二つ以上の送信機と一つの受信機、及び二つ以上の送信機と二つ以上の受信機、のいずれかを示す。これらの送信機と受信機は、送信と受信の両機能を持った送受信機であっても良い。
【００６０】
本発明では、前記二つ以上の通信機のうち、少なくとも一つの通信機が、本発明の電界通信用アンテナと、制御部と、変調部および／または復調部とを備えた通信機であることを必要とする。
【００６１】
例えば、本発明の二つの通信機を送信機および受信機として用いることで、携帯端末を持った二人の人間同士で人体を介して通信することが可能となる。また、本発明の通信機を送信機として用いることで、本発明以外の柔軟性を有しない受信機に対して、人体を介して通信することも可能となる。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例中、部は重量部を、％は重量％をそれぞれ示す。
【００６３】
＜導電層用溶液１の作成＞
バインダー（Ａ）として、フェノキシ樹脂（三菱化学（株）製、ＪＥＲ１２５６）１００部を、導電材料（Ｂ）として、導電性粒子（福田金属箔粉工業（株）製、ＡｇＸＦ−３０１）１５００部、ジシアンジアミド５部、およびエチルカルビトールアセテート４００部を加えて攪拌混合し、固形分８０％の導電層用溶液１を作成した。
【００６４】
＜導電層用溶液２の作成＞
バインダー（Ａ）として、ポリエステル樹脂（住化バイエルウレタン（株）製、デスモコール５００）１００部、エポキシ樹脂（三菱化学（株）製、ＪＥＲ８２８）２０部を、導電材料（Ｂ）として、導電性カーボン（電気化学工業（株）製、ＨＳ−１００）１８０部、ジシアンジアミド５部、およびエチルカルビトールアセテート７５部を加えて攪拌混合し、固形分８０％の導電層用溶液２を作成した。
【００６５】
＜電界通信用アンテナ１の作成＞
表面が剥離処理された厚さ１００μｍの剥離処理ＰＥＴフィルム上に、導電層用溶液１をシルクスクリーン印刷機によって塗布し、溶剤を乾燥させた後、ＰＥＴフィルムを剥離し、１０ｃｍ×１０ｃｍの正方形に切り出すことで、厚さ２０μｍの導電層として電解通信用アンテナ１を得た。
【００６６】
＜電界通信用アンテナ２の作成＞
導電層用溶液１の代わりに、導電層用溶液２を用いたこと以外は電界通信用アンテナ１と同様にして、電界通信用アンテナ２を作成した。
【００６７】
＜電界通信用アンテナ３の作成＞
電界通信用アンテナ１に、第一の絶縁層として１０ｃｍ×１０ｃｍの正方形に切り出した厚み１００μｍのポリエステル不織布をヒートラミネートで圧着し、電界通信用アンテナ３を作成した。
【００６８】
＜絶縁層用フィルム１の作成＞
ポリプロピレン樹脂（プライムポリマー（株）製、プライムポリプロＦ１０９Ｖ）を、二軸押出機（日本プラコン社製）で、回転数３００ｒｐｍ、設定温度２２０℃の条件で混練・押出した後、ペレタイザーでカットし樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を用いて、Ｔ−ダイ押出機により設定温度２２０℃の条件で、厚さ１００μｍの絶縁層用フィルム１を作成した。
【００６９】
＜電界通信用アンテナ４の作成＞
絶縁層用フィルム１上に、導電層用溶液１をシルクスクリーン印刷機によって塗布し、溶剤を乾燥させた後、これとは反対側の面に、同じく導電層溶液１を同様に塗布し、乾燥させた後、片方の導電層面に第一の絶縁層として１００μｍのポリエステル不織布をヒートラミネートで圧着し、１０ｃｍ×１０ｃｍの正方形に切り出すことで電界通信用アンテナ４を作成した。
【００７０】
＜電界通信用アンテナ５の作成＞
導電層用溶液１の代わりに、導電層用溶液２を用いたこと以外は電界通信用アンテナ４と同様にして、電界通信用アンテナ５を作成した。
【００７１】
＜電界通信用アンテナ６の作成＞
絶縁層用フィルム１の代わりに厚さ１００μｍのポリエステルフィルム（東レ（株）製、テトロンＳ１０）を用いたこと以外は電界通信用アンテナ４と同様にして、電界通信用アンテナ６を作成した。
【００７２】
＜電界通信用アンテナ７の作成＞
絶縁層用フィルム１の代わりに厚さ１００μｍの発泡ポリエチレンフィルム（品名は後で追記）を用いたこと以外は電界通信用アンテナ４と同様にして、電界通信用アンテナ７を作成した。
【００７３】
＜電界通信用アンテナ８の作成＞
絶縁層用フィルム１の代わりに厚さ１００μｍのポリイミドフィルム（デュポン（株）製、カプトン４００Ｈ）を用いたこと以外は電界通信用アンテナ４と同様にして、電界通信用アンテナ８を作成した。
【００７４】
＜電界通信用アンテナ９の作成＞
絶縁層用フィルム１の代わりに厚さ１００μｍのフッ素ゴムフィルム（ダイキン（株）製、ダイエルＧ−９１２）を用いたこと以外は電界通信用アンテナ４と同様にして、電界通信用アンテナ９を作成した。
【００７５】
＜電界通信用アンテナ１０の作成＞
絶縁層用フィルム１の一方の面に導電層用溶液１をシルクスクリーン印刷機によって塗布し、溶剤を乾燥させ、２０μｍの第一の導電層を作成した。その後、もう一方の面も同様に導電層用溶液１をシルクスクリーン印刷機によって塗布し、溶剤を乾燥させ、２０μｍの第二の導電層を作成し、第一の導電層−第二の絶縁層−第二の導電層積層体を作成した。さらに、上記積層体の第二の導電層面に第三の絶縁層として絶縁層用フィルム１をヒートラミネートで圧着し、第二の絶縁層面に導電層用溶液１をシルクスクリーン印刷機によって塗布し、溶剤を乾燥させ、２０μｍの第三の導電層を作成し、第一の導電層−第二の絶縁層−第二の導電層−第三の絶縁層−第三の導電層積層体を作成した。
その後、第一の導電層面に、第一の絶縁層として１００μｍのポリエステル不織布をヒートラミネートで圧着し、１０ｃｍ×１０ｃｍの正方形に切り出すことで電界通信用アンテナ１０を作成した。
【００７６】
＜電界通信用アンテナ１１の作成＞
絶縁層用フィルム１の両面に厚さ３０μｍの銅箔を貼り合わせ、第一の導電層−第二の絶縁層−第二の導電層積層体を作成した。
その後、第一の導電層側に、第一の絶縁層として１００μｍのポリエステル不織布をヒートラミネートで圧着し、１０ｃｍ×１０ｃｍの正方形に切り出すことで電界通信用アンテナ１１を作成した。
【００７７】
実施例１〜９
＜電界通信用の通信機１〜９の作成＞
電界通信用アンテナ１〜９の第一の導電層（１）を通信電極、第二の導電層を有するアンテナの場合は、第二の導電層（３）をグランド電極として用い、制御部と変調部または／及び復調部とを備えたコントローラと接続して、電界通信用の通信機１〜９を作成し、アンテナの性能として、後述する、導電層の表面抵抗値、絶縁層の誘電率、アンテナの静電容量を測定した。また、引っ張り試験、折り曲げ試験を行い、試験前後での静電容量及び受信感度の測定を行った。
【００７８】
＜導電層の表面抵抗値測定方法＞
三菱油化株式会社製表面抵抗測定装置「ロレスタＡＰ」（０．５ｃｍ間隔の４端子プローブ）を用い、アンテナの導電層の表面抵抗値を測定した。
【００７９】
＜絶縁層の誘電率測定方法＞
絶縁層を、１ｃｍ四方、厚み８００μｍの形状に切り出し、株式会社エーイーティー製誘電率測定装置「ＡＤＭＳ０１O」を用いてアンテナの絶縁層の誘電率（４ＧＨｚの値）を測定した。
【００８０】
＜アンテナの静電容量測定方法＞
アジレント・テクノロジー株式会社製デジタルマルチメーター「３４４１０Ａ」を用い、プローブをアンテナの導電層に接続し、アンテナの静電容量を測定した。
【００８１】
＜受信感度の測定＞
作成したアンテナをマイクロニクス株式会社製スペクトルアナライザ「ＭＳＡ４３８」に接続詞し、キャリア周波数６．７５ＭＨｚのカード型電解通信用信号発生源を左掌に載せた状態で、右掌全面でアンテナに触れた場合と、信号発生源を持たずにアンテナに触れた場合との受信強度の差（ΔdBm、測定条件：中心周波数６．７５ＭＨｚ、スパン５ＭＨ
ｚ、ＲＢＷ３０ｋＨｚ、ＶＢＷ１０ｋＨｚ）を測定した。
【００８２】
＜引っ張り試験＞
ＪＩＳ  Ｋ７１１３に基づき、ダンベル状に加工したサンプルを、引っ張り試験機を用いて１１０％、１３０％、１５０％の値まで引っ張り処理を行った。
引っ張り処理を行った後、アンテナの静電容量および受信感度測定を行い、それぞれの変化率が、次のときにそれぞれ◎〜×の判定とした。
ただし、ここで言う変化率とは、元の値をaとし、処理後の値をbとした場合、
変化率G  ＝  （b−a）／a  ×１００  [％]
を表す。
静電容量の変化率
０％以上〜３０％未満：◎
３０％以上〜６０％未満：○
６０％以上〜１００％未満：△
１００％以上：×
受信感度の変化率
０％以上〜２５％未満：◎
２５％以上〜５０％未満：○
５０％以上〜１００％未満：△
１００％以上：×
【００８３】
＜折り曲げ試験＞
引っ張り試験と同様のダンベル状に加工したサンプルの中心部を、１）１８０度に折り曲げ、折り曲げ部に１ｋｇの錘を５秒間載せた。２）次に、折り曲げ部を元のフラットの状態に戻し、同じ位置に１ｋｇの錘を５秒間載せた。この１）〜２）の作業を、１つのサンプルに対して１０回、３０回、５０回行った。
【００８４】
実施例１０
＜電界通信用の通信機１０の作成＞
電界通信用アンテナ１０の第一の導電層（１）を＋側の通信電極、第二の導電層（３）を−側の通信電極、第三の導電層（５）をグランド電極として用い、制御部と変調部または／及び復調部とを備えたコントローラと接続して、電界通信用の通信機１０を作成し、実施例１と同様に、導電層の表面抵抗値、絶縁層の誘電率、アンテナの静電容量を測定した。また、引っ張り試験、折り曲げ試験を行い、試験前後での静電容量及び受信感度の測定を行った。
【００８５】
実施例１１
＜電界通信用の通信機１１の作成＞
電界通信用アンテナ１０の第一の導電層（１）を＋側の通信電極、第二の導電層（３）をグランドの通信電極、第三の導電層（５）を−側の通信電極として用い、制御部と変調部または／及び復調部とを備えたコントローラと接続して、電界通信用の通信機１１を作成し、実施例１と同様に、導電層の表面抵抗値、絶縁層の誘電率、アンテナの静電容量を測定した。また、引っ張り試験、折り曲げ試験を行い、試験前後での静電容量及び受信感度の測定を行った。
【００８６】
比較例１
＜電界通信用の通信機１２の作成＞
電界通信用アンテナ１のかわりに北川工業株式会社製導電布「ＣＳＴＫ−２５０」を、１０ｃｍ×１０ｃｍに切り出したものを用いた以外は、通信機１と同様に通信機１２を作成し、実施例１と同様の試験を行った。
【００８７】
比較例２
＜電界通信用の通信機１３の作成＞
電界通信用アンテナ３のかわりに、新日鐵株式会社製ポリイミド銅張り積層板「エスパネックスＭ」を用いた以外は、通信機３と同様に通信機１３を作成し、実施例３と同様の試験を行った。
【００８８】
比較例３
＜電界通信用の通信機１４の作成＞
電界通信用アンテナ４のかわりに、電界通信用アンテナ１１を用いたこと以外は実施例４と同様に通信機１４を作成し、実施例４と同様の試験を行った。
【００８９】
【表１】
2013135358.tif 000003
【００９０】
【表２】
2013135358.tif 000004
【００９１】
【表３】
2013135358.tif 000005
【００９２】
表２、表３に示されるように、実施例１〜１１は、フレキシブルで柔軟性に富む導電層を有しているため、折り曲げや引っ張りに対して強く、ウェアラブルコンピュータに用いられる人体通信用の通信機としては極めて優れている。一方、比較例１〜３は導電層がフレキシブル性を有さず、柔軟性に劣るため、折り曲げ試験や引っ張り試験により導電層が破壊されるため、人体通信用のアンテナとしての物理耐性は不十分であり、ウェアラブルコンピュータに用いることを考えれば使用に堪えない。
【００９３】
実施例７は、第二の絶縁層が空気を有しているため、他の実施例と比較してアンテナの静電容量が低く、また、折り曲げや引張りに対しても安定した通信が行える。一方、実施例８、９は第二の絶縁層の誘電率が高い為、やや不安定な通信機となる。
【符号の説明】
【００９４】
１  携帯端末
２  アンテナ
３  アンテナ
４  電界通信装置
５  パーソナルコンピューター
１１  第一の絶縁層
１２  第一の導電層
１３  第二の絶縁層
１４  第二の導電層
１５  第三の絶縁層
１６  第三の導電層
【図１】
2013135358.tif 000006
【図２】
2013135358.tif 000007
【図３】
2013135358.tif 000008
【図４】
2013135358.tif 000009
【図５】
2013135358.tif 000010
【図６】
2013135358.tif 000011