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通信系統(tǒng)及其使用的接收裝置的制作方法

文檔序號:7708880閱讀:127來源:國知局
專利名稱:通信系統(tǒng)及其使用的接收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及用于經(jīng)由人體等進(jìn)行通信的通信系統(tǒng)及其使用的接收裝
背景技術(shù)
已知經(jīng)由人體等生物組織進(jìn)行通信的通信裝置。例如,已知在將搭載 了發(fā)送裝置的移動電話等移動電氣設(shè)備放入用戶的衣服口袋的狀態(tài)或掛 在脖子上的狀態(tài)下,僅通過將手遮蓋接收裝置便可交換數(shù)據(jù)的技術(shù)(非專
利文獻(xiàn)l, 2等)。
例如,如圖22所示,發(fā)送裝置100包括編碼部10、發(fā)送放大器12、 環(huán)境側(cè)電極14以及生物體側(cè)電極16,接收裝置102包括解碼部18、接收 放大器20、環(huán)境側(cè)電極22以及生物體側(cè)電極24。發(fā)送裝置100搭載在用 戶攜帶的移動電氣設(shè)備等上。接收裝置102設(shè)置在車站的檢票處、自動售 貨機(jī)、商店等處。
圖23中表示進(jìn)行通信時的發(fā)送裝置100、接收裝置102以及人體等的 關(guān)系。此外,圖24中表示這些關(guān)系的等價電路。
發(fā)送裝置100經(jīng)由人體等生物組織(以下,稱作人體等)與接收裝置 102電容耦合。發(fā)送裝置100的環(huán)境側(cè)電極14與外部環(huán)境接地電位之間形 成電容耦合A、與人體等之間形成電容耦合B、與外部環(huán)境之間形成電容 耦合D。此外,接收裝置102的環(huán)境側(cè)電極22與外部環(huán)境接地電位之間 形成電容耦合H、與外部環(huán)境之間形成電容耦合G。這樣,環(huán)境側(cè)電極14、 22是通信時與外部環(huán)境之間形成電容耦合的電極。
此外,發(fā)送裝置100的生物體側(cè)電極16與人體等之間形成電容耦合C。 接收裝置102的生物體側(cè)電極24與人體等之間形成電容耦合F。進(jìn)一步, 人體等與外部環(huán)境之間形成電容耦合E。這樣,生物體側(cè)電極16、 24是 通信時與人體等之間形成電容耦合的電極。發(fā)送裝置100的發(fā)送放大器12接收由編碼部IO編碼的信息,作為環(huán) 境側(cè)電極14與生物體側(cè)電極16的電位差輸出。在如上所述那樣發(fā)送裝置 100與接收裝置102經(jīng)由人體等電氣結(jié)合的情況下,發(fā)送裝置100的環(huán)境 側(cè)電極14與生物體側(cè)電極16之間的電位差使接收裝置102的環(huán)境側(cè)電極 22與生物體側(cè)電極24的電位差發(fā)生變化。接收裝置102的接收放大器20 放大環(huán)境側(cè)電極22與生物體側(cè)電極24的電位差并輸出。接收放大器20 的輸出由解碼部18解碼。以此方式完成通信。
例如,通過攜帶接收裝置100的用戶將手遮蓋(或觸摸)設(shè)置在車站 的檢票處的接收裝置102的生物體側(cè)電極24等方式,能夠進(jìn)行通信。
非專利文獻(xiàn)1: "Personal Area Networks (PAN): Near-Field Intra-Body Communication", Thomas Guthrie Zimmerman, B.S. Humanities and Engineering Massachusetts Institute of Technology (1980)
非專利文獻(xiàn)2:日經(jīng)電子學(xué),no690, pp. 141-148 (1997)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題
另外,在上述通信裝置中,如圖24所示,由電容耦合F與其他電容 耦合A E、 G H的關(guān)系決定接收放大器20的輸出。因此,在進(jìn)行通信 的情況下,電容耦合A E、 G H最好穩(wěn)定。
例如,若發(fā)送裝置100的環(huán)境側(cè)電極14與外部環(huán)境之間的電容耦合D 發(fā)生變動,則通信變得不穩(wěn)定。但是,根據(jù)用戶將發(fā)送裝置ioo拿在手中、 放入西服的口袋、放入手提包中等攜帶方式不同,發(fā)送裝置100的環(huán)境側(cè) 電極14與外部環(huán)境之間的電容耦合D發(fā)生變動,成為通信變得不穩(wěn)定的 主要原因。
此外,如圖25所示,有時環(huán)境側(cè)電極14與外部環(huán)境的接地點(diǎn)之間, 或者環(huán)境側(cè)電極22與外部環(huán)境的接地點(diǎn)之間存在個人計算機(jī)或數(shù)字電視 等的噪聲源。圖26表示噪聲源存在的情況的通信系統(tǒng)的等價電路。在這 樣地噪聲源存在的情況下,對環(huán)境側(cè)電極14與外部環(huán)境的接地點(diǎn)之間形 成的電容耦合D以及環(huán)境側(cè)電極22與外部環(huán)境的接地點(diǎn)之間形成的電容 耦合G產(chǎn)生影響,產(chǎn)生發(fā)送裝置100與接收裝置102間的通信變得無法進(jìn)行等問題。
解決問題的手段
本發(fā)明的一個方式是一種用于利用經(jīng)由生物體的電容耦合在可攜帶 的發(fā)送裝置與固定的接收裝置間進(jìn)行通信的通信系統(tǒng),其特征在于,所述 接收裝置包括夾有絕緣層并相互電氣絕緣的環(huán)境側(cè)電極以及生物體側(cè)電
極;與所述環(huán)境側(cè)電極電氣連接的接地電極;以及至少放大所述生物體側(cè) 電極的電壓的接收放大器;其中,所述接地電極具有沿豎直方向向上伸展 的側(cè)面部。
這樣的系統(tǒng)通過如下接收裝置實(shí)現(xiàn),即用于利用經(jīng)由生物體的電容耦 合與可攜帶的發(fā)送裝置進(jìn)行通信的接收裝置,包括夾有絕緣層并相互電 氣絕緣的環(huán)境側(cè)電極以及生物體側(cè)電極;與所述環(huán)境側(cè)電極電氣連接的接 地電極;以及至少放大所述生物體側(cè)電極的電壓的接收放大器;其中,所 述接地電極具有沿豎直方向向上伸展的側(cè)面部。
在此,最好是所述接地電極從設(shè)置所述接收裝置的場所的地面沿豎直 方向連續(xù)地延設(shè)。
此外,最好是所述接地電極具有與所述側(cè)面部電氣連接、在設(shè)置所述 接收裝置的場所的地面上設(shè)置的底面部。
此外,最好是所述接地電極的至少一部分為網(wǎng)狀。
此外,最好是所述接地電極從設(shè)置所述接收裝置的場所的地面起延設(shè) 至100cm以上的高度。
此外,最好是所述接收放大器包含放大所述生物體側(cè)電極與所述環(huán)境 側(cè)電極的電位差并輸出的差動放大電路。
此外,最好是所述接收放大器包含以所述環(huán)境側(cè)電極的電位為基準(zhǔn)放 大所述生物體側(cè)電極的電壓并輸出的單端放大電路。
此外,最好是所述接收裝置的所述環(huán)境側(cè)電極以及所述生物體側(cè)電極 由所述接地電極電磁屏蔽。
此外,最好是所述接收裝置還包括夾有絕緣層并相互電氣絕緣的發(fā) 送用環(huán)境側(cè)電極以及發(fā)送用生物體側(cè)電極;以及放大信號并至少輸出給所 述發(fā)送用生物體側(cè)電極的發(fā)送放大器;所述發(fā)送裝置包括夾有絕緣層并 相互電氣絕緣的發(fā)送用環(huán)境側(cè)電極以及發(fā)送用生物體側(cè)電極;放大信號并至少輸出給所述發(fā)送用生物體側(cè)電極的發(fā)送放大器;夾有絕緣層并相互電 氣絕緣的接收用環(huán)境側(cè)電極以及接收用生物體側(cè)電極;以及至少放大所述 生物體側(cè)電極的電壓的接收放大器;通過從所述發(fā)送裝置發(fā)送呼叫信號,
對所述接收裝置進(jìn)行輪詢。 發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明,能夠在經(jīng)由人體等進(jìn)行通信的通信系統(tǒng)中使通信穩(wěn)定化。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)的圖。 圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置的其他例子的 結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的通信系統(tǒng)的接收裝置的結(jié)構(gòu)的圖。 圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的通信系統(tǒng)的接收裝置的其他例子的 結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的接收裝置的設(shè)置例子的圖。
圖6是表示圖5的設(shè)置例子中的通信系統(tǒng)使用時的電場形成例子的圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的人體等與發(fā)送裝置的生物體側(cè)電極 之間的電容耦合C,.與發(fā)送裝置的環(huán)境側(cè)電極與接地電極之間的電容耦合 D的關(guān)系的圖。
圖8是表示圖5的設(shè)置例子中的通信系統(tǒng)使用時的電場形成例子的圖。
圖9是說明本發(fā)明的實(shí)施方式中的接收裝置的設(shè)置例子中的電磁屏蔽 的圖。
圖IO是說明本發(fā)明的實(shí)施方式中的噪聲源的影響的圖。
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的接收裝置的設(shè)置例子的圖。
圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的接收裝置的設(shè)置例子的圖。
圖13是表示圖12的設(shè)置例子中的通信系統(tǒng)使用時的電場形成例子的圖。
7圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的接收裝置的設(shè)置例子的圖。 圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的接收裝置的設(shè)置例子的圖。 圖16是表示圖15的設(shè)置例子中的通信系統(tǒng)使用時的電場形成例子的圖。
圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的接收裝置的設(shè)置例子的圖。
圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的電介質(zhì)層、環(huán)境側(cè)電極以及生物
體側(cè)電極的設(shè)置例子的圖。
圖19是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的電介質(zhì)層、環(huán)境側(cè)電極以及生物
體側(cè)電極的設(shè)置例子的圖。
圖20是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的收發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖21是說明使用本發(fā)明的實(shí)施方式中的收發(fā)裝置的通信會話的圖。
圖22是表示以前的通信系統(tǒng)中的發(fā)送裝置以及接收裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖23是表示通信系統(tǒng)使用時的電場形成例子的圖。
圖24是表示通信系統(tǒng)中形成的電容耦合的等價電路的圖。
圖25是表示噪聲源存在的情況的通信系統(tǒng)使用時的電場形成例子的圖。
圖26是表示在噪聲源存在的情況下通信系統(tǒng)中形成的電容耦合的等 價電路的圖。
符號說明
10、編碼部;12、發(fā)送放大器;14、環(huán)境側(cè)電極;16、生物體側(cè)電極; 18、解碼部;20、接收放大器;22、環(huán)境側(cè)電極;24、生物體側(cè)電極;30、 編碼部;32、發(fā)送放大器;34、環(huán)境側(cè)電極;36、生物體側(cè)電極;38、電 介質(zhì)層;40、解碼部;42、發(fā)送放大器;44、環(huán)境側(cè)電極;46、生物體側(cè) 電極;48、電介質(zhì)層;50、接地電極;50a、側(cè)面部;50b、底面部;52、 絕緣部件;60、門主體;62、門把手;70、切換開關(guān);72、控制部;100、 發(fā)送裝置;200、發(fā)送裝置;202、接收裝置;204、收發(fā)裝置。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施方式中的通信系統(tǒng)包含發(fā)送裝置200以及接收裝置202而構(gòu)成。發(fā)送裝置200能夠組裝到移動電話等移動電氣設(shè)備中使用。此外, 接收裝置202能夠設(shè)置在車站的檢票處、自動售貨機(jī)、商店等處使用。
如圖1所示,發(fā)送裝置200包含編碼部30、發(fā)送放大器32、環(huán)境側(cè) 電極34以及生物體側(cè)電極36而構(gòu)成。
編碼部30將外部輸入的數(shù)據(jù)以指定的編碼方式編碼并輸出到發(fā)送放 大器32。外部輸入的數(shù)據(jù)與高頻的基波重疊輸入?;ǖ念l率最好設(shè)定為 例如5MHz以上15MHz以下。
發(fā)送放大器32包含差動放大電路,差動放大電路的逆轉(zhuǎn)輸入端子(一 ) 以及非逆轉(zhuǎn)輸入端子(+ )與編碼部30的輸出端子連接,非逆轉(zhuǎn)輸出端 子與環(huán)境側(cè)電極34連接,逆轉(zhuǎn)輸出端子與生物體側(cè)電極36連接。發(fā)送放 大器32放大從編碼部30輸入的信號并差動輸出到環(huán)境側(cè)電極34以及生 物體側(cè)電極36。環(huán)境側(cè)電極34與生物體側(cè)電極36的電位差根據(jù)發(fā)送放大 器32的輸出變動。
環(huán)境側(cè)電極34以及生物體側(cè)電極36由導(dǎo)電體形成。例如,由鋁、不 銹鋼等導(dǎo)電體形成。環(huán)境側(cè)電極34與生物體側(cè)電極36以插入電介質(zhì)層38 的方式以相互電氣絕緣的狀態(tài)設(shè)置。
此外,發(fā)送裝置200也可以如圖2所示那樣構(gòu)成。發(fā)送放大器32包 含單端放大電路,放大電路的輸入端子與編碼部30的輸出端子連接,輸 出端子與生物體側(cè)電極36連接。此外,環(huán)境側(cè)電極34接地。發(fā)送放大器 32放大從編碼部30輸入的信號并放大輸出給生物體側(cè)電極36。環(huán)境側(cè)電 極34與生物體側(cè)電極36的電位差根據(jù)發(fā)送放大器32的輸出變動。
如圖3所示,接收裝置202包含解碼部40、接收放大器42、環(huán)境側(cè) 電極44以及生物體側(cè)電極46而構(gòu)成。
接收放大器42包含差動放大電路,差動放大電路的逆轉(zhuǎn)輸入端子(一 ) 與環(huán)境側(cè)電極44連接,差動放大電路的非逆轉(zhuǎn)輸入端子(+ )與生物體 側(cè)電極46連接。此外,差動放大電路的逆轉(zhuǎn)輸出端子以及非逆轉(zhuǎn)輸出與 解碼部40的輸入端子連接。接收放大器42放大環(huán)境側(cè)電極44與生物體 側(cè)電極46之間的電位差并作為逆轉(zhuǎn)輸出端子與非逆轉(zhuǎn)輸出的電位差輸出。 解碼部40接收來自接收放大器42的輸出信號,使用與編碼部30使用的 編碼方式對應(yīng)的解碼方式解碼信號并輸出。環(huán)境側(cè)電極44以及生物體側(cè)電極46由鋁、不銹鋼等導(dǎo)電體形成。環(huán) 境側(cè)電極44與生物體側(cè)電極46以插入電介質(zhì)層48的方式以相互電氣絕 緣的狀態(tài)設(shè)置。
此外,接收裝置202也可以如圖4所示那樣構(gòu)成。接收放大器42包 含單端放大電路,放大電路的輸入端子與生物體側(cè)電極46連接,輸出端 子與解碼部40連接。此外,環(huán)境側(cè)電極44接地。接收放大器42放大從 生物體側(cè)電極46輸入的信號并放大輸出給解碼部40。解碼部40使用與編 碼部30使用的編碼方式對應(yīng)的解碼方式解碼接收放大器42的輸出并輸 出。
本實(shí)施方式中的接收裝置202還包含接地電極50而構(gòu)成。接地電極 50由導(dǎo)電體形成。例如,接地電極50采用鋁、不銹鋼等金屬。接地電極 50接地。
例如,在車站的檢票處這樣的入口處設(shè)置接收裝置202的情況下,最 好以圖5的剖視圖所示的方式設(shè)置環(huán)境側(cè)電極44、生物體側(cè)電極46、接 地電極50。圖5是相對于通道方向(與圖的紙面垂直的方向)垂直地切斷 入口的剖視圖。在該例子中,生物體側(cè)電極46以及環(huán)境側(cè)電極44設(shè)置在 由絕緣部件52覆蓋的檢票處的通道的地面下面,設(shè)置為生物體側(cè)電極46 在上、環(huán)境側(cè)電極44在下。生物體側(cè)電極46與環(huán)境側(cè)電極44之間插入 電介質(zhì)層48。接地電極50在由絕緣部件52覆蓋的入口內(nèi)部沿著通道設(shè)置。 接地電極50具有沿著入口的通道的側(cè)壁部沿豎直方向向上伸展的側(cè)面部 50a。此外,也可以以如下方式設(shè)置接地電極50,即在生物體側(cè)電極46以 及環(huán)境側(cè)電極44的下面設(shè)置絕緣部件52,底面部50b還延設(shè)至絕緣部件 52的下面。
在此,所謂沿豎直方向向上伸展,不應(yīng)限定為相對于地面(地)完全 以卯°的角度使接地電極50向上伸展的情況,應(yīng)當(dāng)包含相對于地面(地) 沿90°以外的角度傾斜以使接地電極50向上伸展的情況。此外,雖然接 地電極50最好從地面連續(xù)地沿豎直方向延設(shè),但不一定必須使接地電極 50從地面(地)向上伸展。即,只要接地電極50具有以具有豎直方向成 分的方式延設(shè)的部分便可。
在這樣的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中,攜帶發(fā)送裝置200的用戶通過入口的通路,由此設(shè)置在地面下面的接收裝置202與用戶的身體之間形成電容耦合 D,能夠在發(fā)送裝置200與接收裝置202之間進(jìn)行通信。
例如,如圖6所示,在攜帶發(fā)送裝置200的用戶通過入口時,發(fā)送裝 置200的生物體側(cè)電極36主要與用戶的身體之間形成電容耦合C。此外, 發(fā)送裝置200的環(huán)境側(cè)電極34主要與接地電極50之間形成電容耦合D。 即,從環(huán)境側(cè)電極34產(chǎn)生的電力線主要被接地電極50終結(jié)。此外,接收 裝置202的生物體側(cè)電極46主要與用戶的腳下(鞋底)形成電容耦合F。 即,從生物體側(cè)電極46產(chǎn)生的電力線主要被用戶的腳下(鞋底)終結(jié)。
在以前那樣的未設(shè)置接地電極50的通信系統(tǒng)中,發(fā)送裝置200的環(huán) 境側(cè)電極34與外部環(huán)境之間產(chǎn)生的電場擴(kuò)展到各種場所,根據(jù)用戶將發(fā) 送裝置200拿在手中、放入西服的口袋、放入手提包中等的攜帶方式和位 置不同,通過入口時的電容耦合D的電容不能穩(wěn)定化。這樣,有時人體等 與發(fā)送裝置200的生物體側(cè)電極36之間的距離變寬后,通信中會發(fā)生故
另一方面,通過以本申請的方式將接地電極50設(shè)置為包圍入口的通 道的側(cè)面以及底面,來自環(huán)境側(cè)電極34的電場大部分在接地電極50處終 結(jié)。這樣,與用戶將發(fā)送裝置200拿在手中、放入西服的口袋、放入手提 包中等的攜帶方式和位置無關(guān),通過入口時發(fā)送裝置100的環(huán)境側(cè)電極34 與外部環(huán)境之間形成的電容耦合D的電容穩(wěn)定。其結(jié)果是,對應(yīng)于從發(fā)送 裝置200的生物體側(cè)電極36輸出的通信數(shù)據(jù)的電場變化能夠由接收裝置 202確實(shí)地接收。
例如,在將入口的寬度設(shè)定為80cm,將接地電極50的側(cè)面部50a的 高度設(shè)定為100cm的情況下,圖7中作為與人體等與發(fā)送裝置200的生物 體側(cè)電極36之間的距離的關(guān)系,表示人體等與發(fā)送裝置200的生物體側(cè) 電極36之間的電容耦合C (虛線),和發(fā)送裝置200的環(huán)境側(cè)電極34與 接地電極50之間的電容耦合D (實(shí)線)。如圖7所示,人體等與發(fā)送裝 置200的生物體側(cè)電極36之間的距離變寬后,人體等與發(fā)送裝置200的 生物體側(cè)電極36之間的電容耦合C變小,但與之相補(bǔ)充,發(fā)送裝置200 的環(huán)境側(cè)電極34與接地電極50之間的電容耦合D變大。
此外,如圖8所示,不僅是在用戶身體旁邊攜帶發(fā)送裝置200的情況下(圖8 (a)),在用戶身體的前面或后面攜帶發(fā)送裝置200的情況下(圖 8 (b)),同樣也能確實(shí)地形成發(fā)送裝置200的環(huán)境側(cè)電極34與接地電 極50之間的電容耦合D。另外,圖8是從上面觀察設(shè)置了接地電極50的 入口的圖。
此外,如圖9所示,通過設(shè)置接地電極50,通過入口時用戶攜帶的發(fā) 送裝置200與接收裝置202成為由接地電極50電磁屏蔽的狀態(tài)。這樣, 變得難以受到外部的噪聲源的影響。此外,在車站的檢票處這樣分別具備 接收裝置202的入口并列設(shè)置的情況下,能夠在并列設(shè)置的入口之間減少 對通信的相互影響。
.圖10 (a)是使用了包含差動放大電路的接收放大器42的情況的等價 電路。如圖10 (a)所示,在接地電極50與接地點(diǎn)之間存在噪聲源A,在 安裝接收放大器42的電路基板的接地電極與接地點(diǎn)之間存在噪聲源B。 在這樣的情況下,噪聲源A與噪聲源B產(chǎn)生相互不同的噪聲。圖IO (b) 表示圖10 (a)的等價電路中接收放大器42的兩個輸入端的電位差。如圖 圖10 (b)所示,通過在接收放大器42中使用差動放大電路,能夠不受噪 聲源A以及噪聲源B的較大影響地放大輸出通信信號。
另外,在圖10 (a)中表示了連接至接收放大器42的輸入端的一對線 路采用一根同軸電纜的情況,也可以采用使用各自不同的同軸電纜布線以 連接至接收放大器42的輸入端的結(jié)構(gòu)。在此情況下,最好是將每個同軸 電纜的屏蔽部與接地電極50連接以接地。通過將每個同軸電纜的屏蔽部 與接地電極50連接,與將每個同軸電纜的屏蔽部與接收放大器42的電路 基波的接地電極連接的結(jié)構(gòu)相比,能減小噪聲源A以及噪聲源B的影響。
另外,圖11是使用包括了包含單端放大電路的接收放大器24的接收 裝置202的例子。通過這樣的結(jié)構(gòu),也能得到與圖5所示的入口的結(jié)構(gòu)相 同的效果。
此外,也可以以圖12所示的方式設(shè)置環(huán)境側(cè)電極44、生物體側(cè)電極 46和接地電極50。圖12是相對于通道方向(與圖的紙面垂直的方向)垂 直地切斷入口的剖視圖。在此情況下,生物體側(cè)電極46以及環(huán)境側(cè)電極 44設(shè)置在由絕緣部件52覆蓋的檢票處的通道的側(cè)面,生物體側(cè)電極46 設(shè)置在通道側(cè),環(huán)境側(cè)電極44設(shè)置在比生物體側(cè)電極46更遠(yuǎn)離通道一側(cè)。生物體側(cè)電極46與環(huán)境側(cè)電極44之間插入電介質(zhì)層48。接地電極50在 由絕緣部件52覆蓋的入口內(nèi)部沿著通道設(shè)置。接地電極50從環(huán)境側(cè)電極 44起經(jīng)由絕緣部件52具有沿著入口的通道的側(cè)壁部沿豎直方向向上伸展 的側(cè)面部50a。此外,也可以以底面部50b延設(shè)的方式設(shè)置接地電極50。
在這樣的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中,攜帶發(fā)送裝置200的用戶通過入口的通 道時,通過手等身體的一部分接近接收裝置202的生物體側(cè)電極46,能夠 在發(fā)送裝置200與接收裝置202之間進(jìn)行通信。
例如,如圖13所示,在攜帶發(fā)送裝置200的用戶通過入口時,發(fā)送 裝置200的生物體側(cè)電極36主要與用戶的身體之間形成電容耦合C。此 外,發(fā)送裝置200的環(huán)境側(cè)電極34主要與接地電極50之間形成電容耦合 D。即,從環(huán)境側(cè)電極34產(chǎn)生的電力線主要被接地電極50終結(jié)。此外, 接收裝置202的生物體側(cè)電極46主要與用戶遮蓋的手形成電容耦合F。即, 從生物體側(cè)電極46產(chǎn)生的電力線主要被用戶的手終結(jié)。
以此方式,在圖12的結(jié)構(gòu)中,來自環(huán)境側(cè)電極34的電場大部分也在 接地電極50處終結(jié)。這樣,與用戶將發(fā)送裝置200拿在手中、放入西服 的口袋、放入手提包中等的攜帶方式和位置無關(guān),通過入口時發(fā)送裝置100 的環(huán)境側(cè)電極34與外部環(huán)境之間形成的電容耦合D的電容穩(wěn)定。其結(jié)果 是,對應(yīng)于從發(fā)送裝置200的生物體側(cè)電極36輸出的通信數(shù)據(jù)的電場變 化能夠由接收裝置202確實(shí)地接收。
另外,圖14是使用包括了包含單端放大電路的接收放大器42的接收 裝置202的例子。通過這樣的結(jié)構(gòu),也能得到與圖12所示的入口的結(jié)構(gòu) 相同的效果。
此外,在將通信系統(tǒng)用于門的開關(guān)的情況下,最好以圖15所示的方 式設(shè)置環(huán)境側(cè)電極44、生物體側(cè)電極46、接地電極50。圖15是門的厚度 方向的剖視圖。在此情況下,用絕緣性部件形成門主體60,在門把手62 附近的門主體60內(nèi)部設(shè)置生物體側(cè)電極46以及環(huán)境側(cè)電極44。生物體側(cè) 電極46與環(huán)境側(cè)電極44之間插入電介質(zhì)層48。接地電極50以與生物體 電極46絕緣的狀態(tài)設(shè)置在門主體60內(nèi)部。
在上述例子所示的結(jié)構(gòu)中,最好使接地電極50向上伸展至存在用戶 攜帶發(fā)送裝置200的可能性的高度。通常,在用戶攜帶發(fā)送裝置200的情
13況下,發(fā)送裝置200多位于從腳下至肩膀的高度。因此,最好是使接地電 極50向上伸展至通信系統(tǒng)的使用環(huán)境中用戶的平均肩膀高度。
例如,如圖16所示,在攜帶發(fā)送裝置200的用戶開關(guān)門時,發(fā)送裝 置200的生物體側(cè)電極36主要與用戶的身體之間形成電容耦合C。此外, 發(fā)送裝置200的環(huán)境側(cè)電極34主要與接地電極50之間形成電容耦合D。 即,從環(huán)境側(cè)電極34產(chǎn)生的電力線主要被接地電極50終結(jié)。此外,接收 裝置202的生物體側(cè)電極46主要與用戶遮蓋的手形成電容耦合F。 g卩,從 生物體側(cè)電極46產(chǎn)生的電力線主要被用戶的手終結(jié)。
以此方式,在圖15的結(jié)構(gòu)中,來自環(huán)境側(cè)電極34的電場大部分也在 接地電極50處終結(jié)。這樣,與用戶將發(fā)送裝置200拿在手中、放入西服 的口袋、放入手提包中等的攜帶方式和位置無關(guān),通過入口時發(fā)送裝置100 的環(huán)境側(cè)電極34與外部環(huán)境之間形成的電容耦合D的電容穩(wěn)定。其結(jié)果 是,對應(yīng)于從發(fā)送裝置200的生物體側(cè)電極36輸出的通信數(shù)據(jù)的電場變 化能夠由接收裝置202確實(shí)地接收。
另外,圖17是使用包括了包含單端放大電路的接收放大器24的接收 裝置202的例子。通過這樣的結(jié)構(gòu),也能得到與圖15所示的門的結(jié)構(gòu)相 同的效果。
此外,接地電極50只要是能夠終結(jié)來自發(fā)送裝置200的環(huán)境側(cè)電極 34的電場的至少一部分的方式便可,例如,也可以是將導(dǎo)電體加工為網(wǎng)狀 的部件。通過使覆蓋接地電極50的絕緣部件透明,并使接地電極50為網(wǎng) 狀,能夠提高設(shè)置了接收裝置202的入口或門等的透視性。
此外,發(fā)送裝置100的環(huán)境側(cè)電極34以及生物體側(cè)電極36和接收裝 置202的環(huán)境側(cè)電極44以及生物體側(cè)電極46,以分別插入電介質(zhì)層38 以及電介質(zhì)層48的方式設(shè)置,但如圖18所示,最好是采用其端部覆蓋電 介質(zhì)層38以及電介質(zhì)層48的端部的彎曲結(jié)構(gòu)。圖18是剖視圖。通過以 此方式加工端部,能夠緩和向環(huán)境側(cè)電極34、生物體側(cè)電極36、環(huán)境側(cè) 電極44以及生物體側(cè)電極46的端部的電場集中,能夠使通信更加穩(wěn)定化。
此外,如圖19所示,也可以將電介質(zhì)層38以及電介質(zhì)層48形成為 球狀,以覆蓋其圓周的方式設(shè)置發(fā)送裝置100的環(huán)境側(cè)電極34以及生物 體側(cè)電極36和接收裝置202的環(huán)境側(cè)電極44以及生物體側(cè)電極46。在采用這樣的結(jié)構(gòu)的情況下,也能夠緩和向環(huán)境側(cè)電極34、生物體側(cè)電極36、 環(huán)境側(cè)電極44以及生物體側(cè)電極46的端部的電場集中,能夠使通信更加 穩(wěn)定化。
另外,如圖20所示,通過使用組合了發(fā)送裝置200以及接收裝置202 的收發(fā)裝置204,還能夠在雙方向上可通信。收發(fā)裝置204包含編碼部30、 發(fā)送放大器32、環(huán)境側(cè)電極34、生物體側(cè)電極36、解碼部40、接收放大 器42、切換開關(guān)70以及控制部72而構(gòu)成。
在收發(fā)裝置204中,環(huán)境側(cè)電極34以及生物體側(cè)電極36在發(fā)送以及 接收中共用??刂撇?2在進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送時將切換開關(guān)70切換至發(fā)送放大 器32,在進(jìn)行數(shù)據(jù)接收時將切換開關(guān)70切換至接收放大器42。切換開關(guān) 70的切換時機(jī)可以是每隔指定時間,也可以由用戶自身進(jìn)行切換。
例如,如圖21所示,能夠通過進(jìn)行輪詢處理執(zhí)行通信會話。在以下 的說明中,在固定器以及移動設(shè)備中設(shè)置的收發(fā)裝置204以指定周期切換 發(fā)送狀態(tài)和接收狀態(tài)。
在固定器(入口、門等)中設(shè)置的收發(fā)裝置204反復(fù)對移動設(shè)備中設(shè) 置的收發(fā)裝置204進(jìn)行呼叫。在來自固定器的收發(fā)裝置204的呼叫信號的 接收范圍內(nèi)不存在移動設(shè)備的收發(fā)裝置204的情況下,反復(fù)進(jìn)行呼叫。在 來自固定器的收發(fā)裝置204的呼叫信號的接收范圍內(nèi)存在移動設(shè)備的收發(fā) 裝置204的情況下,接收了呼叫信號的移動設(shè)備的收發(fā)裝置204被起動。 從起動了的移動設(shè)備的收發(fā)裝置204向固定器的收發(fā)裝置204發(fā)送連接請 求信號。固定器的收發(fā)裝置204接收連接請求信號后,如果能夠連接則返 回連接應(yīng)答信號。移動設(shè)備的收發(fā)裝置204接收連接應(yīng)答信號后,向固定 器的收發(fā)裝置204返回連接應(yīng)答信號。固定器的收發(fā)裝置204接收連接應(yīng) 答信號后,開始數(shù)據(jù)的通信會話。數(shù)據(jù)的通信結(jié)束后,從固定器的收發(fā)裝 置204向移動設(shè)備的收發(fā)裝置204發(fā)送結(jié)束信號,移動設(shè)備的收發(fā)裝置204 變?yōu)樗吣J?sleep mode)。
1權(quán)利要求
1、一種通信系統(tǒng),其利用經(jīng)由生物體的電容耦合在可攜帶的發(fā)送裝置與固定的接收裝置間進(jìn)行通信,其中,所述接收裝置包括環(huán)境側(cè)電極以及生物體側(cè)電極,所述環(huán)境側(cè)電極與生物體側(cè)電極之間具有絕緣層并相互電絕緣;與所述環(huán)境側(cè)電極電連接的接地電極;以及至少放大所述生物體側(cè)電極的電壓的接收放大器;所述接地電極具有沿豎直方向立起的側(cè)面部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng),其特征在于,所述接地電極從設(shè)置所述接收裝置的場所的地面沿豎直方向連續(xù)地延伸設(shè)置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng),其特征在于,所述接地電極具有與所述側(cè)面部電連接的底面部,該底面部設(shè)置在設(shè)置所述接收裝置的場所的地面上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的通信系統(tǒng),其特征在于,所述接地電極的至少一部分為網(wǎng)狀。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的通信系統(tǒng),其特征在于,所述接地電極從設(shè)置所述接收裝置的場所的地面起延伸設(shè)置到100cm以上的高度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的通信系統(tǒng),其特征在于,所述接收放大器包含差動放大電路,該差動放大電路放大并輸出所述生物體側(cè)電極與所述環(huán)境側(cè)電極之間的電位差。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的通信系統(tǒng),其特征在于,所述接收放大器包含單端放大電路,該單端放大電路以所述環(huán)境側(cè)電極的電位為基準(zhǔn)放大所述生物體側(cè)電極的電壓并輸出。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的通信系統(tǒng),其特征在于,所述接收裝置的所述環(huán)境側(cè)電極以及所述生物體側(cè)電極由所述接地電極電磁屏蔽。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的通信系統(tǒng),其特征在于,所述接收裝置還包括-發(fā)送用環(huán)境側(cè)電極以及發(fā)送用生物體側(cè)電極,所述發(fā)送用環(huán)境側(cè)電極與發(fā)送用生物體側(cè)電極之間具有絕緣層并相互電絕緣;以及放大信號并至少輸出給所述發(fā)送用生物體側(cè)電極的發(fā)送放大器;所述發(fā)送裝置包括發(fā)送用環(huán)境側(cè)電極以及發(fā)送用生物體側(cè)電極,所述發(fā)送用環(huán)境側(cè)電極與發(fā)送用生物體側(cè)電極之間具有絕緣層并相互電絕緣的;放大信號并至少輸出給所述發(fā)送用生物體側(cè)電極的發(fā)送放大器;接收用環(huán)境側(cè)電極以及接收用生物體側(cè)電極,所述接收用環(huán)境側(cè)電極寫接收用生物體側(cè)電極之間具有絕緣層并相互電絕緣的;以及至少放大所述生物體側(cè)電極的電壓的接收放大器;通過從所述發(fā)送裝置發(fā)送呼叫信號,對所述接收裝置進(jìn)行輪詢。
10、 一種利用經(jīng)由生物體的電容耦合與可攜帶的發(fā)送裝置進(jìn)行通信的接收裝置,該接收裝置包括環(huán)境側(cè)電極以及生物體側(cè)電極,所述環(huán)境側(cè)電極與生物體側(cè)電極之間具有絕緣層并相互電絕緣;與所述環(huán)境側(cè)電極電連接的接地電極;以及至少放大所述生物體側(cè)電極的電壓的接收放大器;所述接地電極具有沿豎直方向立起的側(cè)面部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通信系統(tǒng)及其使用的接收裝置,在經(jīng)由人體等進(jìn)行通信的通信系統(tǒng)中使通信穩(wěn)定化。該通信系統(tǒng),包括夾有絕緣層(48)并相互電氣絕緣的環(huán)境側(cè)電極(44)以及生物體側(cè)電極(46);與環(huán)境側(cè)電極(44)電氣連接的接地電極(50);以及放大環(huán)境側(cè)電極(44)和生物體側(cè)電極(46)之間的電位差的接收放大器(42);其中,接地電極(50)具有沿豎直方向向上伸展的側(cè)面部(50a)。
文檔編號H04B13/00GK101604999SQ20091014703
公開日2009年12月16日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者三好理, 木暮一也, 鈴木裕久, 長谷川和男 申請人:三洋電機(jī)株式會社;三洋半導(dǎo)體株式會社
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