(57)【要約】  身体伝送チャネルを介して信号を受信するように配置される身体結合通信デバイス（２００、２０１）において、身体結合信号を身体伝送チャネル（２６０）から受信するように配置される２つのカプラ（２０２、２０４）を備え、身体伝送チャネル（２６０）は、ユーザ（１５０）の身体がカプラ（２０２、２０４）の直近傍内にあるときにその身体によって形成される。デバイスは、２つのカプラのうちの少なくとも１つに結合されるレシーバ増幅器（２０６）と、該レシーバ増幅器のインピーダンスを整合させるインダクタンスを備え、インダクタンスはカプラに対して並列に配置される。
2017518702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体伝送チャネルを介して信号を送受信するように配置される身体結合通信デバイスであって、当該デバイスは：
身体結合信号を前記身体伝送チャネルから受信し、前記身体伝送チャネルを介して送信するように配置される２つのカプラであって、前記身体伝送チャネルは、ユーザの身体が当該カプラの直近傍内にあるときに前記身体によって形成される、２つのカプラと；
前記２つのカプラのうちの少なくとも１つに結合されるレシーバ増幅器と；
前記２つのカプラのうちの第１のカプラに結合されるトランスミッタ増幅器と；
前記２つのカプラに対して並列に配置されるインダクタンスであって、当該インダクタンスは、前記レシーバ増幅器に対して並列に、前記トランスミッタ増幅器に対して直列に配置されるように、前記トランスミッタ増幅器と、前記２つのカプラのうちの前記第１のカプラとの間に結合される、インダクタンスと；
を備える、身体結合通信デバイス。
【請求項２】
前記レシーバ増幅器は、差動入力段を備え、該差動入力段の２つの入力部は、前記２つのカプラに結合される、
請求項１に記載の身体結合通信デバイス。
【請求項３】
前記トランスミッタ増幅器は、２つの出力部を有する差動出力段を備え、前記インダクタンスは、前記差動出力段の第１の出力部と、前記２つのカプラのうちの前記第１のカプラとの間に結合され、前記２つのカプラのうちの第２のカプラは、前記差動出力段のうちの第２の出力部に結合される、
請求項２に記載の身体結合通信デバイス。
【請求項４】
前記レシーバ増幅器の入力インピーダンスは、前記トランスミッタ増幅器が送信中でないときも、前記トランスミッタ増幅器の出力インピーダンスよりも高い、
請求項２又は３に記載の身体結合通信デバイス。
【請求項５】
前記トランスミッタ増幅器の前記差動出力段は、第１及び第２の制御可能スイッチを備え、前記第１及び第２の制御可能スイッチは、伝導状態と非伝導状態との間で制御可能であり、
前記第２の制御可能スイッチは、該第２の制御可能スイッチが伝導中のときに、前記インダクタンスを基準電圧に結合するように配置され、
前記第１の制御可能スイッチは、該第１の制御可能スイッチが前記伝導状態のときに、前記差動出力段の前記第１の出力部を前記差動出力段の前記第２の出力部に結合するように配置される、
請求項３に記載の身体結合通信デバイス。
【請求項６】
前記第１及び第２の制御可能スイッチはトランジスタである、
請求項５に記載の身体結合通信デバイス。
【請求項７】
前記身体結合信号は、変調搬送信号であり、該搬送信号は、前記インダクタンス及び前記２つのカプラによって形成されるＬＣフィルタの通過帯域内の周波数を有する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の身体結合通信デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、身体伝送チャネルを介して信号を受信するように配置される身体結合通信デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
身体結合通信（ＢＣＣ：Body-coupled  communication）又は身体ベース通信は、例えば身体エリアネットワーク（ＢＡＮｓ：body  area  networks）の基礎として、無線周波数（ＲＦ）通信に対する有力な代替手段として提案されている。一例はＩＥＥＥの802.15.6タスクグループによる規格である。ＢＣＣは、人又は動物の身体において又はその身体に非常に近接する複数のデバイス間で情報を交換することを可能にする。これは、体表への低エネルギー電場の容量結合又はガルバニ結合によって達成され得る。
【０００３】
容量性身体結合通信（ＢＣＣ）システムでは、情報は、送信デバイスから受信デバイスへ容量結合信号を介してユーザの身体上を送信される。身体結合通信は、電磁場ではなく電場を使用して情報を伝送する。小さな身体装着型タグから身体へ信号を容量結合すると、皮膚の全表面から数センチメートル外側に広がる、わずかにまだ検出可能な電場を生じる。
【０００４】
身体結合通信（ＢＣＣ）は、人体を通信チャネルとして使用する。これは、人体を介して、その人体と接触するデバイス間の無線通信を可能にする。信号は、空気中を通る代わりに身体上を伝達される。このため、通信は、かなり大きなエリアをカバーするＲＦ通信とは対照的に、身体に近いエリアに制限される。したがって、通信は、身体上に置かれるか、身体に接続されるか、あるいは身体の近くに配置されるデバイス同士の間で可能である。さらに、低周波数が印加され、これは典型的にＲＦベースの低範囲通信であるので、ＢＡＮ又はパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）の低コストかつ低電力な実装につながる。したがって、人間の身体が通信チャネルとして利用され、その結果、通信は、一般にＢＡＮ（例えばZigBee（登録商標）又はBluetooth（登録商標）システム）に使用される標準無線システムよりもかなり低い消費電力で行われることが可能である。ＢＣＣは通常、身体にごく近接して付けられるので、ＢＣＣを用いて、接触又は近接に基づく新しい直感的な身体デバイスインタフェースを実現することができる。これは、同定及びセキュリティの分野において多くの用途の可能性を生じる。
【０００５】
ＢＣＣは、小さな身体装着型タグによって生成される電場によって技術的に実現され得る。そのようなタグは、例えばクレジットカードや、身体に取り付けられるか身体にごく近接して装着される別の適切なデバイスに一体化される。このタグは、低電力信号を容量的又は直流的（galvanically）に身体に結合する。時々、この身体結合通信は「近距離人体内通信（near-field  intra-body  communication）」と呼ばれる。ＢＣＣは、人体上又は人体の近くの電子デバイスが、人体自体を介して容量結合又はガルバニ結合を通してデジタル情報を交換することを可能にする無線技術である。情報は、電場を変調し、わずかな電流を身体上へ容量結合又はガルバニ結合することによって伝送される。身体は、微細信号を身体取付け型レシーバへ伝導する。環境（空気及び／又は地球の地面）が、送信信号の戻り経路を提供する。
【０００６】
図１は、例示の身体通信システム構造を図示している。この構造では、データ信号は身体の近く又はその上に配置されるカプラ（coupler）を介して送信される。これらのカプラは、データ信号を直流的又は容量的のいずれかで身体へ転送する。図１の例では、一方のカプラ又は電極が、接地電位（ground  potential）ＧＮＤを供給し、他方のカプラ又は電極が、信号Ｓを送信／受信するために使用される。より具体的には、人間の腕を介したトランスミッタ（ＴＸ）１００からレシーバ（ＲＸ）２００への伝送が図示されている。一般に、原理的には全てのノードが、トランスミッタとレシーバの双方として、すなわちトランシーバ（ＴＲＸ）として動作することが可能であり、身体上のどの部分からも通信を行うことができる。
【０００７】
身体結合通信作成のこの容量性質は、従来的な無線通信システムとは異なる。後者のシステムでは、アンテナが、身体結合通信で使用されるカプラの非常に高い抵抗容量負荷の代わりに、50、75オームという実質値の抵抗インピーダンス又は同様の値を有する。特にＢＣＣのために通信を改善するソリューションは、例えば非特許文献１で考えられている。非特許文献１にはトランシーバアーキテクチャが開示されている。このトランシーバアーキテクチャは、インダクタを容量カプラと直列に配置する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第2010/049842号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Joonsung  Bae等著「A  n  Energy-Efficient  Body  Channel  Communication  based  on  Maxwell's  Equations  Analysis  of  On-Body  Transmission  Mechanism」
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
身体結合通信デバイスを提供する。身体結合通信デバイスは、身体伝送チャネルを介して信号を受信するように配置される。身体結合通信デバイスは、２つのカプラと、レシーバ増幅器と、インダクタンスを備える。
【００１１】
２つのカプラは、身体結合信号を身体伝送チャネルから受信するように配置され、身体伝送チャネルは、ユーザの身体がそのカプラに直近傍（direct  vicinity）内にあるときに身体によって形成される。
【００１２】
レシーバ増幅器は、２つのカプラのうちの１つめのカプラに結合される。インダクタンスは、レシーバ増幅器のインピーダンスを整合（matching）させるためのものであり、インダクタンスは、２つのカプラに対して並列に配置される。レシーバ増幅器は差動入力段を備え、この場合、差動入力段の２つの入力部が２つのカプラに結合される。レシーバ増幅器の入力段が差動（differential）でない場合、２つのカプラのうちの２つめのカプラは接地（ground）へ結合され得る。
【００１３】
容量インピーダンスはカプラのものであり、比較的大きい。整合インダクタは、トランスデューサと並列に配置され、カプラ間の静電容量によって生じる減衰を軽減する。背景技術の欄で示した文献で行われるように、インダクタを容量トランスデューサと直列にすることは、伝搬経路の容量的性質を補償するであろう。しかしながら、インダクタをレシーバに対して並列に配置することにより、レシーバにおける２つのカプラ間の静電容量が補償される。整合Ｌはレシーバの感度を高める。
【００１４】
実施形態において、身体結合通信デバイスは、身体伝送チャネルを介して信号を受信及び送信するように配置される。２つのカプラは、身体伝送チャネル上で身体結合信号を受信と送信の双方を行うのに使用される。デバイスは、レシーバ増幅器とは異なるトランスミッタ増幅器を備える。トランスミッタ増幅器は、２つのカプラのうちの第１のカプラに結合される。インダクタンスは、トランスミッタ増幅器と第１のカプラとの間に結合される。
【００１５】
この位置では、インダクタは、レシーバ増幅器に対しては並列であるが、トランスミッタ増幅器とは直列である。これは、インダクタが、レシーバ増幅器の高インピーダンスに対して、及びトランスミッタ増幅器の低出力引ポーダンスに対して静電容量を整合させるのに適していることを意味する。このソリューションでは、二重スイッチ（duplex  switch）を必要としない。
【００１６】
したがって、トランスミッタとレシーバを同じトランスデューサに接続する回路が提供される。この回路は、トランスミッタの低出力インピーダンスの整合、レシーバの高入力インピーダンスの整合を提供し、受信時にトランスミッタの接続を切る二重スイッチの必要性を回避する。
【００１７】
実施形態において、インダクタは、該インダクタと静電容量によって形成される共鳴フィルタによって形成される通過帯域が、搬送周波数を含むように選択される。特に、インダクタンスは、ＬＣフィルタ式、例えば
【数１】
2017518702.tif 000003
をＬについて解くことにより選択され得る。ここで、Ｌはインダクタ値であり、Ｃはカプラの静電容量であり、ｆは搬送周波数である。
【００１８】
身体結合通信デバイスは、様々な用途に適用され得る。例えば医師及び医療スタッフが医療装置に触るとすぐに、医療装置に対してその医師及び医療スタッフを識別するｂｃｃデバイスを装着してもよい。患者は、１つ以上の生体センサを使用して、例えば温度、心拍等をモニタリングするためにＢＣＣデバイスを装着することができ、ＢＣＣを使用してデータをスマートフォンや他の装置にアップロードすることができる。ＢＣＣは金融取引、公共交通機関、アクセスコントロール、身体エリアネットワークに、スマートフォンとの間にメディアストリームにも適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明のこれら及び他の側面は、以下に説明される実施形態との関連で明らかになり、解明されるであろう。
【図１】ＢＣＣシステムの概略的な電極配置を示す図である。
【図２ａ】身体結合通信システム１９０を示す図である。
【図２ｂ】二重スイッチを有する身体結合通信システムを示す図である。
【図３】身体結合通信デバイス２０１の実施形態を概略的に示す図である。
【図４】身体結合通信デバイス４００の実施形態を概略的に示す図である。
【図５】身体結合通信デバイス５００の実施形態を概略的に示す図である。  異なる図面において同じ数字を有する項目は、同じ構造的特徴及び同じ機能を有するか、同じ信号である。そのような項目の機能及び／又は構造が説明されていた場合は、詳細な説明においては、必ずしもその説明を繰り返す必要はない。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明は、多くの異なる形式の実施形態を許容するが、図面及び本明細書では、本開示が本発明の原理の例示として考えられるべきであり、本発明は、図示及び説明される特定の実施形態に限定するように意図されていないという理解の下、１つ以上の特定の実施形態を図示し、詳細に説明することにする。
【００２１】
図１は、上述のようにＢＣＣシステムの概略的な電極配置を図示している。プレートは、相互に対して、及びそのプレートが付けられる身体の皮膚に対して並列に向けられてよい、この配置は図面内に示されている。この配置は必須ではなく、プレートは皮膚に対しては並列であるが、両プレートが皮膚の直近傍内に横並びに配置されてもよい。図１では、プレートのうちの１つが、接地について「ＧＮＤ」とラベルを付けられていることに留意されたい。これはオプションであるが、必須ではない。
【００２２】
ＢＣＣでは、信号は、身体の近く又は身体上に配置されるカプラを介して送信される。これらのカプラはデータ信号を身体へ直流的又は容量的のいずれかで転送する。身体チャネルの転送特性は、約100kHzから約100MHzまでの周波数に最適である。100kHz未満の周波数は、身体チャネル内のかなりの静電気干渉からの影響を受ける。100MHzを超える周波数では、波長が人体（の一部）の長さの範囲内に入り、すなわち＜3mであり、人体はアンテナとして機能し始める；結果として、異なる身体上に配置されるＢＣＣノードが、「人体アンテナ」を使用して、相互に通信することが可能である。更に高い周波数では、更なるカプラがアンテナとしての機能を開始する。したがって、通信は、（人間の）身体が通信媒体として存在していないときも起こり得る。同じ（人間の）身体上に又はその近くに配置されるデバイスのみが通信するよう想定されるので、両方の効果は不要である。
【００２３】
図２ａは、本発明が適用され得る身体結合通信システム１９０を開示する。図２ａは、第１の身体結合通信デバイス１００と第２の身体結合通信デバイス２００を備える、身体結合通信システム１９０の実施形態を概略的に図示している。第１の身体結合通信デバイス１００と第２の身体結合通信デバイス２００は、ユーザ１５０の身体によって形成される身体伝送チャネル２６０を介して、信号及びデータを通信するように構成される。第１の身体結合通信デバイス１００と第２の身体結合通信デバイス２００は、それぞれのデバイスのカプラがユーザの身体の直近傍内にあるときに、身体伝送チャネルを介して通信することが可能である。ユーザの身体の直近傍（direct  vicinity）とは、カプラとユーザの身体が、ユーザの身体経由での信号の交換を許容する、相互に対する最大距離内にあることを意味する。任意選択で、（直近傍）の最大距離は10cmよりも近く、あるいは5cmよりも近い。任意選択で最大距離は2cmよりも近い。本発明の任意選択の実施形態では、直近傍は、ユーザが、第１の身体結合通信デバイス１００及び第２の身体結合通信デバイス２００のそれぞれのカプラに接触していることを意味する。通信は、両デバイスが同時に、ユーザの身体の直近傍内にあるときにのみ可能であることが認識されよう。
【００２４】
第１の身体結合通信デバイス１００は、身体伝送チャネル２６０を介して信号、データ及び情報を受信する能力を有する。例えばデバイス１００は、身体がカプラの直近傍内にあるときに、身体伝送チャネルから信号を受信するためにカプラ２０２及び２０４を備え得る。実施形態において、カプラは、該カプラの２つのポールを形成する２つのプレートを備える。プレートは導電性であり、例えば金属で作られている。第１の身体結合通信デバイス１００は、カプラに結合されるレシーバ増幅器２０６を更に備え、やはりカプラに結合されるトランスミッタ増幅器２０９を更に備える。レシーバ増幅器２０６、トランスミッタ増幅器２０９及びカプラ２０２、２０４の間の接続の実施形態がここに図示されている。
【００２５】
レシーバ増幅器は、いわゆる「低ノイズ増幅器（ＬＮＡ：low  noise  amplifier）」である。低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）は、カプラによって捉えられる信号を増幅するのに使用される電子増幅器である。トランスミッタ増幅器は、いわゆる「電力増幅器」である。低ノイズ増幅器は典型的に、電力増幅器よりも低い電力出力と低いノイズ係数を有する。ＬＮＡはレシーバ経路における第１の利得段（gain  stage）である。
【００２６】
例えば第１の身体結合通信デバイス１００から第２の身体結合通信デバイス２００への通常のデータ通信は、例えば10MHzという単一の搬送周波数で、あるいは1MHzから50MHzまでの範囲の複数の搬送周波数で実行され得る。
【００２７】
レシーバ増幅器の例示の実施形態は特許文献１（国際公開第2010/049842号）に見られ得る。
【００２８】
図２ｂは、レシーバ増幅器（ＲＸ）、トランスミッタ増幅器（ＴＸ）及びカプラ２０２、２０４を接続する１つの方法を概略的に示しているが、これは本発明によるものではない。デバイスは、レシーバ増幅器（ＲＸ）又はトランスミッタ増幅器（ＴＸ）のいずれかを選択的にカプラに接続する二重スイッチ２３０を備える。デバイスはコイル（ＬＴ）を備え得るが、コイルはカプラと並列には配置されない。
【００２９】
以前は、トランスミッタの低出力インピーダンス及びレシーバの高入力インピーダンスのために、上記の二重スイッチが必要であると考えられていた。レシーバとトランスミッタの双方がカプラに直接接続された場合、レシーバは信号を見ないことになり、トランスミッタは固定の電圧（０であってもよい）を印加し、その結果、各受信信号は非常に弱く、短絡化（short-circuit）されることになる。二重スイッチは双方向通信を可能にし、弱い信号の受信に対するトランスミッタの負の影響を防ぐ。
【００３０】
以下に、二重スイッチの必要性を回避する回路を示す。
【００３１】
図３は、身体結合通信デバイス２０１の実施形態を概略的に図示している。
【００３２】
身体結合通信デバイス２０１は、
−  カプラ２０２及び２０４を備える。カプラは、身体伝送チャネル２６０から身体結合信号を受け取るように構成される。カプラ２０２及び２０４は、トランスデューサとも呼ばれることがある。
【００３３】
身体結合通信デバイス２０１は、
−  ２つのカプラのうちの少なくとも１つに結合されるレシーバ増幅器２０６と、該レシーバ増幅器のインピーダンスを整合させるためのインダクタンス２２０を備える。インダクタンスはカプラと並列に配置される。
【００３４】
身体結合通信において、信号は、容量トランスデューサから伝送されるE-Fieldとして伝搬し、容量トランスデューサを介して受信される。そのようなトランスデューサは、小さなキャパシタとして電気的に挙動し、これはｐＦよりもかなり小さいことが多い。容量インピーダンスはカプラのものであり、比較的大きい。整合インダクタはカプラと並列に配置され、信号を受信するときにプレート間の静電容量によって起こる減衰を軽減する。
【００３５】
図３に図示されるように、レシーバ増幅器２０６は異なる入力段を備え、異なる入力段の２つの入力が２つのカプラに結合される。これは必須ではなく、例えばレシーバ増幅器のマイナス入力がデバイスに接地されてもよい。したがって、単一の入力増幅器が身体結合デバイスに適用されてもよい。
【００３６】
図３に図示される身体結合デバイスに戻る：
第１のカプラ２０２はインダクタンス２２０の第１の端部（end）に接続され、第２のカプラ２０４はインダクタンス２２０の第２の端部に接続される。インダクタンス２２０の第１の端部は、差動レシーバ増幅器２０６の第１の入力部に接続され、インダクタンス２２０の第２の端部は、差動レシーバ増幅器２０６の第２の入力部に接続される。インダクタンス２２０は、したがって、差動レシーバ増幅器２０６の２つの入力部に並列に接続される。
【００３７】
レシーバ増幅器は、増幅された受信信号２１０を生成する。信号２１０は、更なる回路、例えばデモジュレータへの入力とすることができる。
【００３８】
図３では、インダクタがトランスデューサと並列に配置され、トランスデューサのプレート間の静電容量によって起こる減衰を軽減する。一方、Joonsung  Bae等著の文献（非特許文献１）では、インダクタは、トランスデューサと直列に配置され、トランスミッタとレシーバとの間の伝搬の容量性質を軽減する。プレートの静電容量（Ｃｐ）が比較的小さい静電容量であり、レシーバ増幅器の入力部で電圧を引き下げ、これがＣｐと並列のインダクタ２２０によって補償され得るので、図３によるソリューションはより良い。
【００３９】
インダクタンス２２０はコイルとして実装され得る。
【００４０】
図４は、身体結合通信デバイス４００の実施形態を概略的に図示している。
【００４１】
デバイス２０１のコンポーネントに加えて、デバイス４００はトランスミッタ増幅器４１０を備える。インダクタンス２２０及びトランスミッタ増幅器４１０はともに、カプラ２０２及び２０４と並列である。
【００４２】
トランスミッタ増幅器４１０は第１のカプラ２０２に結合される。インダクタンス２２０は、トランスミッタ増幅器４１０と、２つのカプラのうちの第１のカプラ２０２との間に結合される。このようにして、インダクタンス２２０は、送信と受信の双方についての整合を改善することができる。
【００４３】
図４に図示される実施形態において、トランスミッタ増幅器４１０は、２つの出力部を有する差動出力段を備える。インダクタンス２２０は、差動出力段の第１の出力部と、２つのカプラのうちの第１のカプラ２０２との間に結合される。２つのカプラのうちの第２のカプラ２０４は、異なる出力段のうちの第２の出力部に結合される。
【００４４】
より詳細には、これは次にように達成され得る：第１のカプラ２０２は、差動増幅器２０６の第１の入力部とインダクタ２２０の第１の端部に接続される。インダクタ２２０の第２の端部は、トランスミッタ増幅器４１０の第１の出力部に接続される。トランスミッタ増幅器４１０の第２の出力部は、第２のカプラに接続される。第２のカプラ２０４は更に、レシーバ増幅器２０６の第２の入力部に接続される。トランスミッタ増幅器４１０は電圧源として機能する。
【００４５】
受信側の増幅器２０６に対して、インダクタ２２０は並列に配置され、一方、送信側の増幅器４１０に対して、インダクタ２２０は直列に配置される。したがって、低出力インピーダンスは送信中に整合され、高入力インピーダンスは受信中に整合される。
【００４６】
インダクタは、受信経路では並列インピーダンスとして機能する。受信中に、インダクタは、受信信号を増補する共鳴並列整合インピーダンス（resonating  parallel  matching  impedance）として機能する。この効果は、高インピーダンスＬＮＡ入力でより良好に機能する。
【００４７】
インダクタは、送信経路については直列インピーダンスとして機能する。出力電圧Voutを有する伝送電力増幅器について、インダクタ及びトランスデューサの静電容量の直列接続は、非常に低い合成インピーダンス（joint  impedance）を形成する。したがって、トランスミッタは大量の電力を送ることができる。容量プレートにおける電圧は、インダクタ＋キャパシタによって増幅される。
【００４８】
トランスミッタ増幅器及びレシーバ増幅器は、受信時にトランスミッタの接続を切る二重スイッチを必要とせずに、同じカプラに結合される。インダクタはコイルとして実装されてもよい。
【００４９】
カプラ２０２及び２０４は送信と受信の双方に使用されることに留意されたい。興味深いことに、インダクタ２２０は、送信中と受信中の双方に利点がある。したがって、身体結合通信について、インピーダンス整合二重フロントエンド（Impedance-Matched  Duplex  Front  End）が得られる。
【００５０】
図４に関して説明したソリューションを、二重通信を達成する代替的な方法と比較することは興味深いことである。例えば二重通信は、別個の送信カプラと受信側カプラを使用して達成され得る。図４のソリューションは、単一の組のカプラ、例えばプレートを必要とするときにより良好である。例えば二重通信は、いわゆる二重スイッチ、すなわち、カプラをトランスミッタ増幅器又はレシーバ増幅器のいずれかに接続するスイッチを使用して達成され得る。図４のソリューションは二重スイッチを必要としない。
【００５１】
トランスミッタ増幅器が送信中でないとき、トランスミッタ増幅器４１０のインダクタンスが低い場合に静電容量２２０の二重効果はより良好である。これは一般に、トランスミッタ増幅器４１０に使用される電力トランスミッタの場合であろう。実施形態では、レシーバ増幅器の入力インピーダンスは、トランスミッタ増幅器が送信中でないときも、トランスミッタ増幅器の出力インピーダンスよりも高い。後者の実施形態では、レシーバ増幅器の入力インピーダンスとトランスミッタ増幅器の出力インピーダンスとの間の比は１未満である。更なる実施形態では、その比は0.5未満であるか、あるいは0.1未満のこともある。
【００５２】
図５は、身体結合通信デバイス５００の実施形態を概略的に図示している。デバイス５００は、トランスミッタ増幅器の適切な出力段が図示されていることを除いてデバイス４００と同じである。図示された設計は、送信中でないときに低インピーダンスを有するトランスミッタ増幅器の例である。
【００５３】
トランスミッタ増幅器の出力段は、第１の制御可能スイッチ５１０  Ｔ１と、第２の制御可能スイッチ５２０  Ｔ２を備える。第１及び第２の制御可能スイッチは、少なくとも伝導状態と非伝導状態との間を制御可能である。
【００５４】
第２の制御可能スイッチ５２０  Ｔ２は、該第２の制御可能スイッチ５２０が伝導中のときに、インダクタンス２２０を基準電圧５３０に結合するように配置される。第１の制御可能スイッチ５１０  Ｔ１は、該第１の制御可能スイッチ５１０が伝導状態のときに、出力段の第２の出力部５２１を出力段の第１の出力部５１１に結合するように配置される。
【００５５】
第１の制御可能スイッチ５１０及び第２の制御可能スイッチ５２０はトランジスタであってよい。基準電圧は、正電圧、例えばバッテリから取得される正電圧であってよい。
【００５６】
トランスミッタ増幅器の出力段は２つのトランジスタを備える。この２つのトランジスタは、出力電圧を、正電圧５３０へ又は基準定電圧へ、例えばゼロ電圧若しくはデバイス接地（device  ground）に近づける（pull）。デバイス５００が受信モードのとき、制御可能スイッチ５１０  Ｔ１は伝導へ設定され、一方、制御可能スイッチ５２０  Ｔ２は伝導中ではない：インピーダンス２２０  Ｌは、レシーバの感度を高める並列静電容量として機能する。さらに、スイッチ５１０が伝導中の場合、出力インピーダンスは非常に低い。出力段は、いわゆるプッシュプル出力段であってよい。
【００５７】
より詳細な実施形態において、トランスミッタ増幅器は差動出力段を備えてよく、差動出力段は、基準電圧５３０に接続される第２のトランジスタ５２０と、第１のトランジスタ５１０を備える。２つのトランジスタが相互に接続される場合、トランジスタ増幅器の第２の出力５２１が定められる。トランジスタ５１０の（基部側ではない）他の側では、第１の出力５１１が定められる。第１のトランジスタ５１０は第２のカプラ２０４に接続される。トランジスタ５２０及び５１０の基部（base）はトランスミッタ増幅器の更なる要素に接続される。トランジスタ５２０及び５１０が相補的又は疑似相補的デバイスである場合、トランジスタ５１０及び５２０の基部を相互に接続することが可能である。第２の出力５２１はインダクタンス２２０に接続される。
【００５８】
図３〜図５に関連して検討した実施形態に関して、インダクタンスについての良好な選択は、受信及び送信を更に改善することができる。例えば身体結合信号は変調搬送信号であってよい。インダクタンスは、搬送周波数が、インダクタンス（Ｌ）とカプラ（Ｃ）によって形成されるＬＣ−フィルタの通過帯域内に入るように、その値を選択することによって更に最適化され得る。これは、ＬとＣが共鳴状態にあるようにＬが選択されることを意味する。
【００５９】
インダクタンスＬについて良好な値を決定するために、数式
【数２】
2017518702.tif 000004
を用いることができる。ここで、
−  fは、搬送周波数であり、例えば8Mhzである。
−  プレートの静電容量は、C＝εA/dであり、
−  誘電定数ε＝8.85  10^−12F/mであり、
−  Aは、カプラ・プレートのサイズであり、例えば2×3センチメートルであり、
−  dは、プレート間の距離であり、例えば5mmである。
上記で与えられる例示値では、コイルL=0.37ミリヘンリー（mH）が得られる。
【００６０】
身体結合通信デバイスは、上記に図示されるものに加えて追加のコンポーネントを含んでもよい。例えば身体結合デバイスは、ウェイクアップ回路、１つ以上のセンサ、例えば生体センサ、例えば心拍センサを備えてもよい。典型的に、デバイスは、該デバイスに記憶される適切なソフトウェアを実行するマイクロプロセッサ（図示せず）を備える。デバイスは全体又は部分的に、プログラム可能ロジックで、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）として実装されてもよい。デバイスは全体又は部分的に、いわゆる特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、すなわちその特定の使用のためにカスタマイズされた集積回路（ＩＣ）として実装されてもよい。
【００６１】
上述の実施形態は本発明の限定ではなく例示するものであり、当業者には多くの代替的な実施形態の設計が可能であることに留意されたい。
【００６２】
特許請求の範囲において、括弧内に記載される全ての参照符号は、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「備える」という動詞及びその活用形の使用は、請求項内に記載される要素又はステップ以外の存在を除外するものではない。要素に先行する「a」又は「an」という冠詞は、複数のそのような要素の存在を除外しない。本発明は、幾つかの別個の要素を備えるハードウェアによって、適切にプログラムされたコンピュータによって実装されてもよい。幾つかの手段を列挙するデバイスの請求項において、これらの手段の幾つかが、１つの、ハードウェアの同じアイテムによって具現化されてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に用いることができないことを示唆するものではない。
【符号の説明】
【００６３】
１００、２００  身体結合通信デバイス
１５０  ユーザの身体
１９０  身体結合通信システム
２０２、２０４  カプラ
２０６  レシーバ増幅器
２０９  トランスミッタ増幅器
２１０  増幅された受信信号
２２０  インダクタンス
２６０  身体伝送チャネル
４１０  トランスミッタ増幅器
５１０  第１の制御可能スイッチ
５１１  第１の出力
５２０  第２の制御可能スイッチ
５２１  第２の出力
５３０  基準電圧
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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