JP4718882B2 - センサノード - Google Patents
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Description
四辺を有する方形のケースCASE1の中央には、メッセージなどを表示する表示装置LMon1が配置される。なお、表示装置LMon1としては液晶表示装置などを採用することができる。そして、腕時計における12時方向のケースCASE1端部である第1辺から腕時計における6時方向のケースCASE1端部であり第1辺と対向する第2辺には、センサノードSN1を腕に固定するためのバンドBAND1が取り付けられる。なお、図1ではセンサノードSN1を左腕(WRIST1)に装着した状態を示し、以下、腕時計における12時方向をケースCASE1の上方と言い、腕時計における6時方向をケースCASE1の下方という。
図3は、本発明の腕輪型センサノードSN1を使用して、健康管理センサネットシステムを構築した例を示すシステム構成図である。
図5は、センサノードSN1の内部を構成する基板ユニットの配置を示す図で、基板ユニットは、アンテナANT1や表示装置LMon1を取り付けたマザーボードBO2を中心に、計3枚の基板BO1〜BO3で構成され、図1に示したケースCASE1の内部に収容される。
以上が本発明の腕輪型センサノードSN1の構成である。以下、各ボードの動作を本体ボードBO1から順に説明する。
以下、図6、図7を参照して、本発明の本体ボードBO1のRF部の構成および動作を説明する。RFチップは、本発明に特有なものではないので、内部構成の詳細については特に説明しない。一般的には、デジタルインタフェース(図6のDIO、CS、Rst、Reg、Dirq)部、高周波インタフェース部RFIO、クロック発振部OS1、および、電源部Vddから構成される。
図8、図9において、マザーボードBO2で最も特徴的なのは、良好な無線通信感度を得る目的で、図中上辺となるCA−CBライン寄りに設置したアンテナANT1と、ANT1周囲に設置した、グランド/電源層禁止領域NGA20である。これらに関しては、既に説明したように、センサノードSN1を腕に装着したときに、アンテナANT1を人体から最も離れた位置、つまり、CA−CBライン側に設置する。さらに、アンテナANT1の周囲に、グランド/電源層禁止領域NGA20を設置することにより良好な感度と安定した通信を実現できるのである。
以下、脈拍センサボードBO3に関して説明する。脈拍センサボードは、既に説明したように、赤外LED(赤外線発光ダイオードLED1、LED2)により、赤外光を腕に照射して、腕の皮下に流れている血流の変動を散乱光の変動として、フォトトランジスタPT1にて検知して脈拍を抽出する。この目的を達成するために、本ボードは、上述のような脈拍センサヘッド回路PLS1(図11)を搭載する。脈拍センサヘッド回路PLS1は図23(a)のように、赤外LED(LED1、LED2)と、フォトトランジスタPT1から構成される。
本発明のセンサノードSN1では、上述のように、チップ型誘電体アンテナで構成されたアンテナANT1を、人体から最も遠ざかった腕時計における12時方向のケースCASE1内に配置することで、無線通信感度が最大となるように設定でき、この結果、無駄な電力の消費を抑制できるのである。
以上では、本発明腕輪型センサノードSN1の、主に、ハードウェア構成と、その特徴に関して説明した。以下では、本腕輪型センサノードSN1に搭載するプログラムの構成に関して、本発明の腕輪型センサノードに特有な制御方式/ルーチンを中心に説明する。
30mAh/5μA=6000時間=250日
となり、1年間もたたずに電池を使い切ってしまう。
TC13: 〜3(s)
TC15: 0.1(s)以下
であり、本方式による消費電流の削減は非常に効果的である。
図33は、第2の実施形態を示し、前記第1実施形態の温度センサTS1が、温度に加えて、湿度を測定するようにしたものである。
ANT1 アンテナ
LMon1 表示装置
LED1、2 赤外線発光ダイオード
PT1 フォトトランジスタ
SW1(ESW1) 緊急スイッチ
SW2(GSW1) 測定スイッチ
BO1 本体ボード
BO2 マザーボード
BO3 脈拍センサボード
BAT1 電池
Claims (16)
- 無線通信回路とセンサを備えて、前記センサが取得したデータを無線通信により送信するセンサノードにおいて、
前記無線通信回路に接続されるアンテナと、
前記アンテナを配置した第1の面と、前記第1の面の裏面を構成する第2の面と、を有する第1の基板と、
前記第1の基板を内部に収容するケースと、
前記ケースに取り付けられて当該ケースを腕に固定するバンドと、を備えて、
前記ケースが前記腕に固定された場合、前記第2の面は前記第1の面よりも腕に近く、前記アンテナは、腕時計における12時方向である前記ケースの上部の左側に配置されることを特徴とするセンサノード。 - 無線通信回路とセンサを備えて、前記センサが取得したデータを無線通信により送信するセンサノードにおいて、
前記無線通信回路に接続されるアンテナと、
前記アンテナ及び表示装置を配置した第1の面を有する第1の基板と、
前記第1の基板を内部に収容するケースと、を備えて、
前記表示装置は前記ケースの中央部に配置されて、前記アンテナは腕時計における12時方向である前記ケースの上部の左側に配置されることを特徴とするセンサノード。 - 前記バンドは、前記腕時計における12時方向である前記ケースの上部と、前記腕時計における6時方向である下部に連結されて腕に装着可能に構成されたことを特徴とする請求項1に記載のセンサノード。
- 前記第1の基板には、前記ケースの中央部に表示装置が配置され、
前記ケースは、前記表示装置を当該ケースの表面に露出させたことを特徴とする請求項1に記載のセンサノード。 - 前記第1の基板は、前記アンテナを取り囲むように形成されたグランド/電源層禁止領域を除いて電源回路及びグランド回路を形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかひとつに記載のセンサノード。
- 前記無線通信回路と、前記センサとに電源を供給する電池を更に有し、
前記電池は、前記第1の基板の第2の面のうち、アンテナを取り囲むように形成されたグランド/電源層禁止領域を除く領域に配置されたことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかひとつに記載のセンサノード。 - 前記電池は、前記腕時計における6時方向である前記ケースの下部に配置されることを特徴とする請求項6に記載のセンサノード。
- 前記第1の基板には、前記腕時計における6時方向である前記ケースの下部に操作スイッチを配置し、
前記ケースは、前記操作スイッチを前記ケースの表面に露出させたことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかひとつに記載のセンサノード。 - 前記センサは、腕と対向するように配置された発光素子と受光素子とから構成され、
前記発光素子と前記受光素子は、前記ケースの上下方向を結ぶ線の中央部で直交する軸線上に配置されたことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかひとつに記載のセンサノード。 - 前記センサは、前記発光素子が前記受光素子を挟むように構成されたことを特徴とする請求項9に記載のセンサノード。
- 前記ケースの底面には、前記発光素子及び前記受光素子が腕と対向する開口部を形成したことを特徴とする請求項9または請求項10に記載のセンサノード。
- 前記ケースには、前記センサを配置した第2の基板が収容され、
前記第2の基板は、前記第1の基板の第2の面と前記ケースの底面との間にあり、前記アンテナを取り囲むように形成されたグランド/電源層禁止領域を除いて電源回路及びグランド回路を形成することを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれかひとつに記載のセンサノード。 - 前記ケースには第3の基板が収容され、
前記第3の基板は、前記第1の基板の第2の面と前記ケースの底面との間にあり、グランド電位を有する部材を配置したことを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれかひとつに記載のセンサノード。 - 前記グランド電位を有する部材は、前記無線通信回路及びセンサを制御する制御装置であることを特徴とする請求項13に記載のセンサノード。
- 前記アンテナは、高誘電体により構成されたチップ型誘電体アンテナであることを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれかひとつに記載のセンサノード。
- 前記センサは、湿度を測定する湿度センサを含み、
前記ケースには前記湿度センサを収容する第1の空間と、前記第1の基板を収容する第2の空間とを仕切る隔壁を設け、
さらに、前記ケースには外気を導入する窓部を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項15のいずれかひとつに記載のセンサノード。
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