JP2013034093A - Biological communication system and communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体通信システムおよび通信装置に関するものである。 The present invention relates to a biological communication system and a communication apparatus.
従来において、生体を介して通信を行う生体通信システムとしては、図１９に示すようなものがある。 Conventionally, a biological communication system that performs communication via a living body is shown in FIG.
トランシーバ３Ａ、５Ａは、それぞれ電極１、５０１を介して、大地に容量結合され、それぞれ電極２、５０２を介して、ユーザＵの人体に容量結合される。トランシーバ３Ａ、５Ａは、容量結合により形成された信号経路１００Ａを介して、通信を行う。この生体通信システムは、扉やゲートの出入り、例えば部屋や改札、自動車等の出入りの際の認証等に使用される。
The transceivers 3A and 5A are capacitively coupled to the ground via
しかし、トランシーバ５Ａと人体間の静電容量は、トランシーバ５Ａの位置や向き、人体周辺の電磁環境により変動し、且つ、その値は小さい。小さな静電容量は、回路内では大きな交流インピーダンスとなり、信号を小さくしてしまう。そのため、通信が不安定または行えない可能性がある。 However, the capacitance between the transceiver 5A and the human body varies depending on the position and orientation of the transceiver 5A and the electromagnetic environment around the human body, and its value is small. A small capacitance results in a large alternating current impedance in the circuit, reducing the signal. As a result, communication may be unstable or impossible.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、生体を介して確実に通信を行える生体通信システムおよび通信装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a biological communication system and a communication apparatus that can perform reliable communication via a living body.
上記の課題を解決するために、第１の本発明は、導線にそれぞれ接続された２つの隣り合う電極、ならびに、前記２つの電極が生体を介して電気的に接続されることにより前記導線において形成されるループ状の電流経路に電流を流して信号を送信するとともに前記電流経路を流れる電流により信号を受信する第１のトランシーバを有する通信装置と、前記ループ状の電流経路に磁気結合されるループアンテナ、ならびに、前記ループアンテナに電流を流すことにより信号を送信するとともに前記ループアンテナを流れる電流により信号を受信する第２のトランシーバを有する通信装置とを備えることを特徴とする生体通信システムをもって解決手段とする。 In order to solve the above-described problem, the first aspect of the present invention provides two adjacent electrodes respectively connected to a conducting wire, and the conducting wire by electrically connecting the two electrodes via a living body. A communication device having a first transceiver for transmitting a signal by passing a current through a formed loop-shaped current path and receiving a signal by a current flowing through the current path; and a magnetic device coupled to the loop-shaped current path A biological communication system comprising: a loop antenna; and a communication device having a second transceiver that transmits a signal by passing a current through the loop antenna and receives a signal by a current flowing through the loop antenna. Let it be a solution.
第２の本発明は、第１の本発明における２つの電極および第１のトランシーバを有することを特徴とする通信装置をもって解決手段とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a communication device including the two electrodes and the first transceiver according to the first aspect of the present invention.
例えば、第２の本発明に係る通信装置は、前記一方の電極と前記第１のトランシーバとを接続する第１の導線と、前記他方の電極と前記第１のトランシーバとを接続する第２の導線とを備え、前記第１の導線の一部が第１の空間平面内のループの一部に沿って配置され、当該第２の導線の一部が第２の空間平面内のループの全周にわたり沿って配置され、当該第１、第２の空間平面が同一でなく且つ平行でない。 For example, a communication device according to a second aspect of the present invention includes a first conductor that connects the one electrode and the first transceiver, and a second conductor that connects the other electrode and the first transceiver. A portion of the first conductor is disposed along a portion of the loop in the first space plane, and a portion of the second conductor is the entirety of the loop in the second space plane. Arranged along the circumference, the first and second spatial planes are not the same and are not parallel.
例えば、第２の本発明に係る通信装置は、前記一方の電極と前記第１のトランシーバとを接続する第１の導線と、前記一方の電極と前記第１のトランシーバとを接続する第２の導線と、前記他方の電極と前記第１のトランシーバとを接続する第３の導線と、前記他方の電極と前記第１のトランシーバとを接続する第４の導線とを備え、前記第１の導線の一部が第１の空間平面内のループの第１の部分に沿って配置され、前記第３の導線の一部が当該ループの第２の部分に沿って配置され、前記第２の導線の一部が第２の空間平面内のループの第１の部分に沿って配置され、前記第４の導線の一部が当該ループの第２の部分に沿って配置され、当該第１、第２の空間平面が同一でなく且つ平行でない。 For example, a communication device according to a second aspect of the present invention includes a first conductor that connects the one electrode and the first transceiver, and a second conductor that connects the one electrode and the first transceiver. A first conducting wire comprising: a conducting wire; a third conducting wire connecting the other electrode and the first transceiver; and a fourth conducting wire connecting the other electrode and the first transceiver. Is disposed along a first portion of the loop in a first space plane, a portion of the third conductor is disposed along a second portion of the loop, and the second conductor Is disposed along the first portion of the loop in the second space plane, and a portion of the fourth conductor is disposed along the second portion of the loop. The two spatial planes are not identical and not parallel.
本発明によれば、通信不安定や通信不能の原因となる結合容量が通信経路に含まれず、もって、生体を利用して確実に通信を行うことができる。 According to the present invention, the coupling capacity that causes communication instability or communication incompatibility is not included in the communication path, and therefore communication can be reliably performed using a living body.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
［第１の実施の形態］
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る生体通信システムの構成を示す図である。この生体通信システムは、例えば、ゲートの出入りの際の認証等に使用される。他の実施の形態についても、同様にシステムは認証等に使用される。
[First Embodiment]
FIG. 1A is a diagram showing a configuration of a biological communication system according to the first embodiment. This biological communication system is used, for example, for authentication when entering and exiting a gate. The system is similarly used for authentication and the like for other embodiments.
生体通信システムは、導線１１、１２にそれぞれ接続された２つの隣り合う電極１、２、ならびに、電極１、２がユーザＵの生体を介して電気的に接続されることにより導線１１、１２において形成されるループ状の電流経路１００に電流を流して信号を送信するとともに電流経路１００を流れる電流により信号を受信するトランシーバ３を有する通信装置４と、電流経路１００に磁気結合されるループアンテナ５、ならびに、ループアンテナ５に電流を流すことにより信号を送信するとともにループアンテナ５を流れる電流により信号を受信するトランシーバ６を有する通信装置７とを備える。通信装置７は、例えば、ユーザＵによって携帯されるものである。
In the biological communication system, two
電極１とトランシーバ３は導線１１で接続され、電極２とトランシーバ３は導線１２で接続される。電極１、２は、例えば、支持台（図示せず）の上に設けられ、互いに近接している。これにより、電極１、２は、ユーザＵの指で触れられ、電気的に接続するようになっている。電極１、２の間隔は、手の指の幅より短く、例えば、１ｃｍ以下である。
The
ループアンテナ５と電流経路１００の距離が５０ｃｍ程度以下の場合において通信を成立させ、かつ、５０ｃｍ以上では不要な通信を生じさせないためには、上記距離が５０ｃｍ程度以下における磁気結合は強固であり、５０ｃｍ以上では磁気結合は弱いことが好ましい。この好ましい条件を実現するために、以下の磁気結合の特徴を利用する。
In order to establish communication when the distance between the
図１（ｂ）は、かかる磁気結合の特徴を示す図である。
２つの電流ループのうち、大きいほうの電流ループの半径をａメートルとする。２つの電流ループの距離がａメートル以下であれば、一般に磁気結合は強い。
FIG. 1B is a diagram showing the characteristics of such magnetic coupling.
Of the two current loops, the radius of the larger current loop is a meter. If the distance between the two current loops is a meter or less, the magnetic coupling is generally strong.
また、２つの電流ループの距離がａメートルを越えると、磁気結合は、２つの電流ループ間の距離の３乗に逆比例して、急峻に減衰するため、弱くなる。 Also, when the distance between the two current loops exceeds a meter, the magnetic coupling is weakened because it attenuates sharply in inverse proportion to the cube of the distance between the two current loops.
この磁気結合の特徴から、上記の好ましい条件を実現するため、導線１１、１２は、例えば、電流経路１００が一辺８０ｃｍ程度の正方形や半径５０ｃｍの円となるように配置される。
In order to realize the above-mentioned preferable conditions from the characteristics of the magnetic coupling, the conducting
ループアンテナ５は、例えば、定期券のサイズにあわせ、縦５ｃｍ×横８ｃｍの長方形に形成される。ループアンテナ５は、出力強度を高めるべく、コイルのように巻かれていてもよい。
For example, the
トランシーバ３は、トランシーバ６に対して送信すべき信号に応じた交流電流を電流経路１００に流し、これにより、電流経路１００を貫通する方向の磁束が生じる。
The
磁束は、電流経路１００に戻る過程でループアンテナ５を貫通する。つまり、電流経路１００にループアンテナ５が磁気結合される。
The magnetic flux passes through the
一方、トランシーバ６は、トランシーバ３に対して送信すべき信号に応じた交流電流をループアンテナ５に流し、これにより、ループアンテナ５を貫通する方向の磁束が生じる。
On the other hand, the
磁束は、ループアンテナ５に戻る過程で電流経路１００を貫通する。つまり、ループアンテナ５に電流経路１００が磁気結合される。
The magnetic flux passes through the
図２は、第１の実施の形態の通信装置４、７の構成を示すブロック図である。
図２（ａ）に示すように、通信装置４は、電極１、２とトランシーバ３を備える。トランシーバ３は、電源部３１、通信部３２、復調器３３、変調器３４、制御部３５、コンピュータ３６を備える。制御部３５は、電極１、２と通信部３２の接続を受信及び送信の２状態で切り替え、送受信動作を時分割で行う。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the
As shown in FIG. 2A, the
送信時においては、制御部３５は、コンピュータ３６からの指令もしくは内部要因により送信すべきメッセージを作成し、デジタル化して変調器３４に出力する。
At the time of transmission, the
変調器３４は、メッセージに対し、ASK(Amplitude Shift Keying),PSK(Phase Shift Keying) またはFSK(Frequency Shift Keying) などの変調を行い、通信部３２に出力する。
The
通信部３２は、変調器３４から出力されるデジタル変調信号を、所定のキャリア周波数近傍に集中した電力を持つアナログ信号に変換し、電極１、２間に出力する。
The
受信時においては、制御部３５は、コンピュータ３６からの指令もしくは内部要因により受信タイミングを検出したなら、通信部３２に受信を指令する。
At the time of reception, the
通信部３２は、電極１、２から入力されるアナログ信号を取得し、これを所定の中間周波数（ＤＣも含む）近傍に集中した電力をもつデジタル信号に変換し、復調器３３に出力する。
The
復調器３３は、通信部３２から入力されるデジタル信号を復調し、ベースバンドデジタルデータに復調（変換）して制御部３５に出力する。
The
制御部３５は、復調器３３から入力されるベースバンドデジタルデータからメッセージを復元し、コンピュータ３６に送信する。
The
図２（ｂ）に示すように、通信装置７は、ループアンテナ５とトランシーバ６を備える。トランシーバ６は、電源部６１、通信部６２、復調器６３、変調器６４、制御部６５、コンピュータ６６を備える。制御部６５は、ループアンテナ５と通信部６２の接続を受信及び送信の２状態で切り替え、送受信動作を時分割で行う。
As shown in FIG. 2B, the
送信時においては、制御部６５は、コンピュータ６６からの指令もしくは内部要因により送信すべきメッセージを作成し、デジタル化して変調器６４に出力する。
At the time of transmission, the
変調器６４は、メッセージに対し、ASK(Amplitude Shift Keying),PSK(Phase Shift Keying) またはFSK(Frequency Shift Keying) などの変調を行い、通信部６２に出力する。
The
通信部６２は、変調器６４から出力されるデジタル変調信号を、所定のキャリア周波数近傍に集中した電力を持つアナログ信号に変換し、ループアンテナ５に出力する。
The
受信時においては、制御部６５は、コンピュータ６６からの指令もしくは内部要因により受信タイミングを検出したなら、通信部６２に受信を指令する。
At the time of reception, the
通信部６２は、ループアンテナ５から入力されるアナログ信号を取得し、これを所定の中間周波数（ＤＣも含む)近傍に集中した電力をもつデジタル信号に変換し、復調器６３に出力する。
The
復調器６３は、通信部６２から入力されるデジタル信号を復調し、ベースバンドデジタルデータに復調（変換）して制御部６５に出力する。
The
制御部６５は、復調器から入力されるベースバンドデジタルデータからメッセージを復元し、コンピュータ６６に送信する。
The
図３は、第１の実施の形態に係る生体通信システムの通信方法の一例を示すシーケンス図である。 FIG. 3 is a sequence diagram illustrating an example of a communication method of the biological communication system according to the first embodiment.
まず、ユーザＵは電極１、２に触れる（Ｓ１）、これにより、電流経路１００が形成される。
First, the user U touches the
一方、トランシーバ３は、電流経路１００の有無によらず、呼び出しメッセージを交流のアナログ信号に変調し、これを常に電極１、２に送信している（Ｓ３１）。
On the other hand, the
このため、電流経路１００が形成されると、アナログ信号（交流電流）が電流経路１００に流れる。
For this reason, when the
交流電流により生じた交流磁束はループアンテナ５を貫通し、ループアンテナ５には誘導起電力が生じ、交流電流が流れる。
The alternating magnetic flux generated by the alternating current passes through the
トランシーバ６は、呼び出しメッセージを所定の時間間隔で検出するキャリアセンス状態になっており（Ｓ５１）、交流電流（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、デジタル信号から呼び出しメッセージを復元する（Ｓ１１）。
The
トランシーバ６は、呼び出しメッセージが得られると、応答メッセージを交流のアナログ信号に変調し、これをループアンテナ５に送信する。
When the call message is obtained, the
この交流電流により生じた交流磁束は、電流経路１００を貫通し、電流経路１００には誘導起電力が生じ、交流電流が流れる。
The alternating magnetic flux generated by the alternating current passes through the
トランシーバ３は、交流電流（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、デジタル信号から応答メッセージを復元する（Ｓ１３）。
The
呼び出しメッセージ、応答メッセージの送受信が終わると、同様に、目的の１以上のメッセージが送受信される（Ｓ１５）。 When transmission / reception of the call message and response message is completed, one or more target messages are similarly transmitted / received (S15).
目的のメッセージの送受信が終わると、トランシーバ３はトランシーバ６に終了要求メッセージを送信し（Ｓ２１）、これに対し、トランシーバ６はトランシーバ３に応答メッセージとして終了応答を送信する（Ｓ２３）。
When the transmission / reception of the target message is completed, the
トランシーバ３は、終了応答を受信すると、上記のように、呼び出しメッセージを送信する（Ｓ３１）。
When the
トランシーバ６は、終了応答を送信すると、呼び出しメッセージを所定の時間間隔で検出するキャリアセンス状態に移行する（Ｓ５１）。
When the
一方、ユーザＵは電極１、２から手を離し（Ｓ２）、これにより、電流経路１００が消滅する（Ｓ５）。
On the other hand, the user U releases his / her hands from the
したがって、第１の実施の形態に係る生体通信システムによれば、電極１、２、ならびに、電極１、２が生体を介して電気的に接続されることにより導線１１、１２において形成されるループ状の電流経路１００に電流を流して信号を送信するとともに電流経路１００を流れる電流により信号を受信する第１のトランシーバ３を有する通信装置４と、電流経路１００に磁気結合されるループアンテナ５、ならびに、ループアンテナ５に電流を流すことにより信号を送信するとともにループアンテナ５を流れる電流により信号を受信する第２のトランシーバ６を有する通信装置７とを備えるので、通信不安定や通信不能の原因となる結合容量が通信経路に含まれず、もって、生体を利用して確実に通信を行うことができる。
Therefore, according to the biological communication system according to the first embodiment, the
また、電極１、２を互いに近接させたので、電流経路１００における生体の占める割合は小さく、磁気結合の強さは、導線１１、１２とループアンテナ５の位置関係にほぼ依存する。つまり、生体の大きさや向きなどに起因して磁気結合の強さが変化することが少なく、通信を安定的に行うことができる。
Further, since the
（第１の実施の形態の変形例）
図４は、第１の実施の形態の変形例に係る生体通信システムの構成を示す図である。
(Modification of the first embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a biological communication system according to a modification of the first embodiment.
かかる変形例では、導線１１の一部がＹＺ平面に平行な空間平面（以下、空間平面を単に面という。面は、空間の位置を特定するために使用する語であり、それ以外の用途では用いないこととする。）内のループＬ１の一部に沿って配置され、導線１２の一部がループＬ１の一部に沿って配置され、導線１２の他の一部が同じ面内のループＬ２の全周にわたり沿って配置される。つまり、導線１２は、コイルのように巻かれている。その他については、第１の実施の形態と同様である。
In such a modification, a part of the
かかる変形例によれば、導線１２を巻くことで、自己インダクタンスを高め、よって、磁気結合を強くできる。また、例えば、巻き数により導線１２の自己インダクタンスを調整でき、磁気結合の強さを最適化できる。
According to such a modification, by winding the
なお、ループＬ１、Ｌ２は同一面になくてもよい。また、例えば、ループＬ２は、ループＬ１を含む面に平行な別の面内にあるものでもよい。また、ループＬ１、Ｌ２は、ＹＺ平面に平行な面になくてもよい。また、導線１２でなく導線１１を巻いてもよい。
The loops L1 and L2 may not be on the same plane. Further, for example, the loop L2 may be in another plane parallel to the plane including the loop L1. Further, the loops L1 and L2 may not be on a plane parallel to the YZ plane. Moreover, you may wind the
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態に係る生体通信システムについて説明する。
第２の実施の形態では、第１の実施の形態の構成要素と同一または類似の要素に対し同一の符号を付与して重複説明を省略するとともに、第１の実施の形態との差異を中心に説明を行う。以下、第３の実施の形態以降の実施の形態でも同様である。
[Second Embodiment]
Next, a biological communication system according to the second embodiment will be described.
In the second embodiment, the same reference numerals are given to the same or similar elements as the constituent elements of the first embodiment to omit redundant description, and differences from the first embodiment are mainly described. I will explain. The same applies to the third and subsequent embodiments.
図５は、第２の実施の形態に係る生体通信システムの構成を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a biological communication system according to the second embodiment.
第２の実施の形態では、第１の実施の形態の変形例と同様に、導線１２が巻かれている。ここでは、導線１１の一部がＹＺ平面に平行な面内のループＬ１１の一部に沿って配置され、導線１２の一部がＸＹ平面に平行な面内のループＬ１２の全周にわたり沿って配置される。ループＬ１１、Ｌ１２は、例えば、一辺８０ｃｍ程度の正方形である。
In the second embodiment, the
第２の実施の形態では、ループＬ１１を貫通するＸ軸方向とループＬ１２を貫通するＺ軸方向に磁束が生じ、第１の実施の形態に比べて、多様な向きの磁束が生じるため、ループアンテナ５の向きによらず、磁気結合を強くでき、通信品質を安定化することができる。
In the second embodiment, magnetic flux is generated in the X-axis direction passing through the loop L11 and in the Z-axis direction passing through the loop L12, and magnetic fluxes in various directions are generated compared to the first embodiment. Regardless of the orientation of the
なお、ループＬ１１が含まれる面はＹＺ平面に平行な面には限らず、ループＬ１２が含まれる面はＸＹ平面に平行な面には限られない。つまり、これらの面は同一でなく且つ平行でなければよい。つまり、ループＬ１１が含まれる面の法線とループＬ１２が含まれる面の法線とでなす角度が０度、もしくは１８０度でなければよい。 Note that the surface including the loop L11 is not limited to a surface parallel to the YZ plane, and the surface including the loop L12 is not limited to a surface parallel to the XY plane. That is, these surfaces need not be the same and not parallel. That is, the angle formed between the normal line of the surface including the loop L11 and the normal line of the surface including the loop L12 may not be 0 degrees or 180 degrees.
（第２の実施の形態の変形例）
図６は、第２の実施の形態の変形例に係る生体通信システムの構成を示す図である。
(Modification of the second embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a biological communication system according to a modification of the second embodiment.
第２の実施の形態の変形例では、導線１２が巻かれている。また、導線１１の一部がＹＺ平面に平行な面内のループＬ３１の一部に沿って配置され、導線１２の一部がＸＹ平面に平行な面内のループＬ３２の全周にわたり沿って配置され、導線１２の他の一部がループＬ３１を含む面内のループＬ３３の全周にわたり沿って配置される。ループＬ３１、Ｌ３２、Ｌ３３は、例えば、一辺８０ｃｍ程度の正方形である。
In the modification of the second embodiment, the
かかる変形例によれば、導線１２を巻くことで、磁気結合を強くし、通信品質を安定化することができる。また、巻き数により導線１２の自己インダクタンスを調整でき、磁気結合の強さを最適化できる。
According to this modification, by winding the
また、ループＬ３１、Ｌ３３を貫通するＸ軸方向とループＬ３２を貫通するＺ軸方向に磁束が生じ、多様な向きの磁束が生じるため、ループアンテナ５の向きによらず、磁気結合を強くでき、通信品質を安定化することができる。
In addition, since magnetic flux is generated in the X-axis direction passing through the loops L31 and L33 and the Z-axis direction passing through the loop L32, and magnetic fluxes in various directions are generated, the magnetic coupling can be strengthened regardless of the direction of the
なお、各ループの向きは任意であり、向きが違いに異なっているのが好ましい。 The direction of each loop is arbitrary, and it is preferable that the directions are different.
［第３の実施の形態］
図７は、第３の実施の形態の変形例に係る生体通信システムの構成を示す図である。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a biological communication system according to a modification of the third embodiment.
第３の実施の形態では、電極１とトランシーバ３が導線２１、２２で結ばれ、電極２とトランシーバ３が導線２３、２４で結ばれる。
In the third embodiment, the
導線２１の一部がＹＺ平面に平行な面内のループＬ４１の第１の部分Ｌ４１１に沿って配置され、導線２３の一部がループＬ４１の第２の部分Ｌ４１２に沿って配置される。
A part of the
また、導線２２の一部がＸＺ平面に平行な面内のループＬ４２の第１の部分Ｌ４２１に沿って配置され、導線２４の一部がループＬ４２の第２の部分Ｌ４２２に沿って配置される。ループＬ４１、Ｌ４２は、例えば、一辺８０ｃｍ程度の正方形である。
Further, a part of the
第３の実施の形態では、ループＬ４１を貫通するＸ軸方向とループＬ４２を貫通するＹ軸方向に磁束が生じ、多様な向きの磁束が生じるため、ループアンテナ５の向きによらず、磁気結合を強くでき、通信品質を安定化することができる。
In the third embodiment, magnetic fluxes are generated in the X-axis direction passing through the loop L41 and the Y-axis direction passing through the loop L42, and magnetic fluxes in various directions are generated. Therefore, the magnetic coupling is performed regardless of the direction of the
なお、ループＬ４１が含まれる面はＹＺ平面に平行な面には限らず、ループＬ４２が含まれる面はＸＺ平面に平行な面には限られない。つまり、これらの面は同一でなく且つ平行でなければよい。つまり、ループＬ４１が含まれる面の法線とループＬ４２が含まれる面の法線とでなす角度が０度、もしくは１８０度でなければよい。 Note that the plane including the loop L41 is not limited to a plane parallel to the YZ plane, and the plane including the loop L42 is not limited to a plane parallel to the XZ plane. That is, these surfaces need not be the same and not parallel. In other words, the angle formed between the normal line of the surface including the loop L41 and the normal line of the surface including the loop L42 may not be 0 degrees or 180 degrees.
（第３の実施の形態の変形例）
図８は、第３の実施の形態の変形例に係る生体通信システムの構成を示す図である。
(Modification of the third embodiment)
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a biological communication system according to a modification of the third embodiment.
かかる変形例では、導線２１、２４がそれぞれ巻かれている。これにより、導線２１の一部は、図７に示したループＬ４１（図８では不図示）の全周にわたり沿って配置され、導線２４の一部は、図７に示したループＬ４２（図８では不図示）の全周にわたり沿って配置される。つまり、導線２１、２４はそれぞれ、コイルのように巻かれている。
In this modification, the conducting
かかる変形例によれば、導線２１、２４を巻くことで、磁気結合を強くでき、通信品質を安定化することができる。また、巻き数により導線２１、２４の自己インダクタンスを調整でき、磁気結合の強さを最適化できる。なお、導線２１、２４でなく導線２２、２４を巻いてもよい。
According to this modification, by winding the conducting
［第４の実施の形態］
図９は、第４の実施の形態に係る生体通信システムの構成を示す図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a biological communication system according to the fourth embodiment.
第４の実施の形態では、導線１２に抵抗ＲとコンデンサＣの直列回路が挿入されている。これにより、電流経路１００とループアンテナ５のインピーダンスマッチングの最適化を図れ、よって、磁気結合を強くでき、通信品質を安定化することができる。
In the fourth embodiment, a series circuit of a resistor R and a capacitor C is inserted into the
なお、導線１２に挿入するのは、抵抗ＲとコンデンサＣの直列回路に限らず、例えば、抵抗とコンデンサの並列回路などでもよい。また、回路は導線１１に設けてもよい。また、かかる回路を他の実施の形態において設けてもよい。
In addition, what is inserted in the
［第５の実施の形態］
図１０は、第５の実施の形態に係る生体通信システムの構成を示す図である。
第５の実施の形態では、導線１１、１２により形成されるループ状の電流経路の内側に磁性体Ｍが配置されている。また、導線１２は巻かれている。
[Fifth Embodiment]
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a biological communication system according to the fifth embodiment.
In the fifth embodiment, the magnetic body M is disposed inside the loop-shaped current path formed by the conducting
第５の実施の形態によれば、磁性体Ｍが導線１１、１２の自己インダクタンスを高め、よって、磁気結合を強くでき、通信品質を安定化することができる。
According to the fifth embodiment, the magnetic body M can increase the self-inductance of the conducting
図１１は、磁性体Ｍの一例を示す斜視図である。磁性体Ｍは、例えば、直方体である。また、磁性体Ｍは円柱などであってもよい。磁性体Ｍの材料はアルミニウムなどである。ループ状の電流経路の内側の面積をＳ、電流経路を構成する導体の、面積Ｓをもつ面に垂直な方向の長さをＲ、導体の巻き数をＮ、真空中の透磁率をμ０とすると、導線の自己インダクタンスＬは、
Ｌ＝μ０（ＳＮ２／Ｒ）
となる。
FIG. 11 is a perspective view showing an example of the magnetic body M. FIG. The magnetic body M is a rectangular parallelepiped, for example. The magnetic body M may be a cylinder or the like. The material of the magnetic body M is aluminum or the like. The area inside the loop current path is S, the length of the conductor constituting the current path is R in the direction perpendicular to the surface having the area S, the number of turns of the conductor is N, and the permeability in vacuum is μ0. Then, the self-inductance L of the conducting wire is
L = μ0 (SN 2 / R)
It becomes.
一方、被透磁率μｒの磁性体Ｍを使用すると、導線の自己インダクタンスＬは、
Ｌ＝μ０・μｒ（ＳＮ２／Ｒ）
となる。
On the other hand, when a magnetic material M having a permeability μr is used, the self-inductance L of the conducting wire is
L = μ0 · μr (SN 2 / R)
It becomes.
つまり、磁性体Ｍを用いることで、導線の自己インダクタンスはμｒ倍に高まり、よって、磁気結合を強くでき、通信品質を安定化することができる。 That is, by using the magnetic body M, the self-inductance of the conducting wire is increased by a factor of μr, so that the magnetic coupling can be strengthened and the communication quality can be stabilized.
なお、磁性体Ｍを他の実施の形態において設けてもよい。 The magnetic body M may be provided in other embodiments.
［実施例］
次に、各実施の形態に係る生体通信システムの他の実施例について説明する。
ここでは、第１の実施の形態の構成を例示とするが、他の実施の形態を適用してもよい。
[Example]
Next, another example of the biological communication system according to each embodiment will be described.
Here, the configuration of the first embodiment is exemplified, but other embodiments may be applied.
図１２に示すように、例えば、電極１、２は床に配置される。電極１、２の間隔は、足の幅より短く、例えば、１ｃｍ以下である。この実施例によれば、ユーザＵが歩いてきて、電極１、２を踏んだときなどに通信を行うことができる。また、手が使えない状況などでも通信を行うことができる。
As shown in FIG. 12, for example, the
図１３に示すように、例えば、電極１、２は椅子の座面に配置される。電極１、２の間隔は、臀部（尻）の大きさに鑑み、例えば、１ｃｍ以下である。この実施例によれば、ユーザＵが椅子に座ったときなどに通信を行うことができる。また、手が使えない状況などでも通信を行うことができる。
As shown in FIG. 13, for example, the
図１４に示すように、例えば、電極１、２は椅子の背もたれに配置される。電極１、２の間隔は、背もたれやユーザＵの背中の大きさに鑑み、例えば、１ｃｍ以下である。この実施例によれば、ユーザＵが背もたれにもたれたときなどに通信を行うことができる。また、手が使えない状況などでも通信を行うことができる。
As shown in FIG. 14, for example, the
図１５に示すように、例えば、電極１、２は椅子のヘッドレストに配置される。電極１、２の間隔は、ヘッドレストやユーザＵの頭の大きさに鑑み、例えば、１ｃｍ以下である。この実施例によれば、ユーザＵがヘッドレストに頭をもたれたときなどに通信を行うことができる。また、手が使えない状況などでも通信を行うことができる。
As shown in FIG. 15, for example, the
図１６に示すように、通信装置４は携帯物、例えば鞄に設けられ、電極１、２は例えば鞄の取っ手に配置される。電極１、２の間隔は、取っ手やユーザＵの手の大きさに鑑み、例えば、１ｃｍ以下である。また、携帯物の大きさに鑑み、導線１１、１２は、例えば、電流経路が３０ｃｍ×２０ｃｍの長方形となるように配線される。この実施例によれば、ユーザＵが携帯物をもって長時間の移動を続ける場合であっても通信を行うことができる。
As shown in FIG. 16, the
図１７に示すように、電極１、２はドアノブやその錠開閉に用いる部品に配置される。導線１１、１２は、ドアの開閉を妨げないように配線される。電極１、２の間隔は、ドアノブやユーザＵの手や指の大きさに鑑み、例えば、１ｃｍ以下である。この実施例によれば、ドアノブを握ったときに通信を行うことができる。または、錠開閉と通信装置４、７間の通信を連動させることができる。
As shown in FIG. 17, the
図１８に示すように、電極１、２は壁に配置される。電極１、２の間隔は、ユーザＵの指の幅より短く、例えば、１ｃｍ以下である。この実施例によれば、壁に埋め込まれた機器のスイッチ、例えば、照明のスイッチと通信装置４、７間の通信を連動させることができる。
As shown in FIG. 18, the
１、２…電極
３、６…トランシーバ
４、７…通信装置
５…ループアンテナ
１１、１２、２１、２２、２３、２４…導線
３１、６１…電源部
３２、６２…通信部
３３、６３…復調器
３４、６４…変調器
３５、６５…制御部
３６、６６…コンピュータ
１００…電流経路
Ｕ…ユーザ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ループ状の電流経路に磁気結合されるループアンテナ、ならびに、前記ループアンテナに電流を流すことにより信号を送信するとともに前記ループアンテナを流れる電流により信号を受信する第２のトランシーバを有する通信装置と
を備えることを特徴とする生体通信システム。 Two adjacent electrodes respectively connected to the conducting wire, and the two electrodes are electrically connected via a living body, whereby a current is passed through a loop-shaped current path formed in the conducting wire to transmit a signal. And a communication device having a first transceiver for receiving a signal by a current flowing through the current path;
A loop antenna that is magnetically coupled to the loop-shaped current path, and a communication device having a second transceiver that transmits a signal by passing a current through the loop antenna and receives a signal by a current flowing through the loop antenna; A biological communication system comprising:
前記他方の電極と前記第１のトランシーバとを接続する第２の導線とを備え、
前記第１の導線の一部が第１の空間平面内のループの一部に沿って配置され、
当該第２の導線の一部が第２の空間平面内のループの全周にわたり沿って配置され、
当該第１、第２の空間平面が同一でなく且つ平行でない
ことを特徴とする請求項２記載の通信装置。 A first conductor connecting the one electrode and the first transceiver;
A second conductor connecting the other electrode and the first transceiver;
A portion of the first conductor is disposed along a portion of the loop in a first space plane;
A portion of the second conductor is disposed along the entire circumference of the loop in the second space plane;
The communication apparatus according to claim 2, wherein the first and second spatial planes are not the same and are not parallel.
前記一方の電極と前記第１のトランシーバとを接続する第２の導線と、
前記他方の電極と前記第１のトランシーバとを接続する第３の導線と、
前記他方の電極と前記第１のトランシーバとを接続する第４の導線とを備え、
前記第１の導線の一部が第１の空間平面内のループの第１の部分に沿って配置され、前記第３の導線の一部が当該ループの第２の部分に沿って配置され、
前記第２の導線の一部が第２の空間平面内のループの第１の部分に沿って配置され、前記第４の導線の一部が当該ループの第２の部分に沿って配置され、
当該第１、第２の空間平面が同一でなく且つ平行でない
ことを特徴とする請求項２記載の通信装置。 A first conductor connecting the one electrode and the first transceiver;
A second conductor connecting the one electrode and the first transceiver;
A third conductor connecting the other electrode and the first transceiver;
A fourth conducting wire connecting the other electrode and the first transceiver;
A portion of the first conductor is disposed along a first portion of a loop in a first space plane, a portion of the third conductor is disposed along a second portion of the loop;
A portion of the second conductor is disposed along a first portion of the loop in a second spatial plane, a portion of the fourth conductor is disposed along a second portion of the loop;
The communication apparatus according to claim 2, wherein the first and second spatial planes are not the same and are not parallel.
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