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RADIO DEVICE, DETECTING DEVICE, DETECTING SYSTEM, AND RADIO COMMUNICATION METHOD UPDATE

外国特許コード F170009034
整理番号 S2016-1151-N0
掲載日 2017年4月26日
出願国 世界知的所有権機関（ＷＩＰＯ）
国際出願番号 2016JP057168
国際公開番号 WO 2016158244
国際出願日 平成28年3月8日(2016.3.8)
国際公開日 平成28年10月6日(2016.10.6)
優先権データ
  • 特願2015-070693 (2015.3.31) JP
発明の名称 （英語） RADIO DEVICE, DETECTING DEVICE, DETECTING SYSTEM, AND RADIO COMMUNICATION METHOD UPDATE
発明の概要（英語） A radio device (10) is a device introduced into a living body (LB). The radio device (10) transmits a radio signal to the outside of the living body (LB) at a frequency that is higher than a maximum value frequency at which a loss coefficient, which is a ratio between an imaginary part of a dielectric constant of water and a real part of said dielectric constant, has a maximum value due to dipole polarization, said frequency being a frequency from among frequencies included in a frequency band comprising Ultra High Frequency (UHF), Super High Frequency (SHF), Extremely High Frequency (EHF) and Tremendously High Frequency (THF).
従来技術、競合技術の概要（英語） BACKGROUND ART
Is introduced into the inside of a living organism is transmitted wirelessly by the wireless device signal, received by an external device located outside the living body to a wireless communication system has been known (for example, Non-Patent Document 1 and non-patent reference 2).
However, the living body includes, contains a number equivalent to the water. Therefore, from the inside of a living organism is the propagation of the signal to the outside of a living body, water by the propagation of the signal represented by the sufficiently high accuracy. In addition, the signal transmitted by the wireless device power, the loss caused by the propagation of water, the higher the frequency of signal increases, is considered to be.
Therefore, the wireless communication system, the transmission of signals by the wireless device as a frequency that is used, from 1MHz to 400MHz using a frequency.
  • 出願人（英語）
  • ※2012年7月以前掲載分については米国以外のすべての指定国
  • TOHOKU UNIVERSITY
  • 発明者（英語）
  • SUEMATSU, Noriharu
  • KAMEDA, Suguru
  • MOTOYOSHI, Mizuki
国際特許分類(IPC)
指定国 National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS KE KG KN KP KR KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG

日本語項目の表示

発明の名称 無線装置、検出装置、検出システム、及び、無線通信方法 UPDATE
発明の概要 無線装置（１０）は、生体（ＬＢ）の内部に導入された装置である。無線装置（１０）は、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ＳＨＦ（Ｓｕｐｅｒ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ＥＨＦ（Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、及び、ＴＨＦ（Ｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｌｙ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）からなる周波数帯に含まれる周波数のうちの、水の誘電率の虚数部の、当該誘電率の実数部に対する比である損失係数が双極子分極によって極大値を有する極大値周波数よりも高い周波数にて、生体（ＬＢ）の外部へ無線による信号の送信を行なう。
特許請求の範囲 [請求項1]
生体の内部に導入された無線装置であって、
ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ＳＨＦ（Ｓｕｐｅｒ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ＥＨＦ（Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、及び、ＴＨＦ（Ｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｌｙ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）からなる周波数帯に含まれる周波数のうちの、水の誘電率の虚数部の、当該誘電率の実数部に対する比である損失係数が双極子分極によって極大値を有する極大値周波数よりも高い周波数にて、前記生体の外部へ無線による信号の送信を行なう、無線装置。
[請求項2]
請求項１に記載の無線装置であって、
前記極大値周波数は、２２ＧＨｚである、無線装置。
[請求項3]
請求項１又は請求項２に記載の無線装置であって、
前記送信に用いられる全方向性アンテナを備える、無線装置。
[請求項4]
請求項１又は請求項２に記載の無線装置であって、
コイル面に形成され、且つ、前記生体の外部からの無線による信号の受信、及び、前記生体の外部からの無線による電力の受電の少なくとも一方に用いられるコイルと、
前記送信に用いられ、且つ、前記コイル面に直交する方向における信号の強度が他の方向における信号の強度よりも高い指向性アンテナと、
を備える、無線装置。
[請求項5]
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線装置であって、
前記送信に用いられる周波数よりも低い周波数にて、前記生体の外部からの無線による信号の受信、及び、前記生体の外部からの無線による電力の受電の少なくとも一方を行なう、無線装置。
[請求項6]
請求項５に記載の無線装置であって、
前記受信及び前記受電の少なくとも一方に用いられる周波数は、１００ｋＨｚ以上であり且つ５０ＭＨｚ以下である、無線装置。
[請求項7]
生体の外部に位置する検出装置であって、
ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ＳＨＦ（Ｓｕｐｅｒ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ＥＨＦ（Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、及び、ＴＨＦ（Ｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｌｙ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）からなる周波数帯に含まれる周波数のうちの、水の誘電率の虚数部の、当該誘電率の実数部に対する比である損失係数が双極子分極によって極大値を有する極大値周波数よりも高い周波数にて、前記生体の内部に導入された無線装置によって無線により送信された信号を受信し、前記受信した信号の強度に基づいて前記無線装置の位置を検出する、検出装置。
[請求項8]
請求項７に記載の検出装置であって、
前記生体の内部への無線による信号の送信、及び、前記生体の内部への無線による電力の送電の少なくとも一方に用いられるコイルと、
前記受信に用いられる全方向性アンテナと、
を備える、検出装置。
[請求項9]
生体の内部に導入された無線装置と、
前記生体の外部に位置する検出装置と、
を備える検出システムであって、
前記無線装置は、
ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ＳＨＦ（Ｓｕｐｅｒ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ＥＨＦ（Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、及び、ＴＨＦ（Ｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｌｙ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）からなる周波数帯に含まれる周波数のうちの、水の誘電率の虚数部の、当該誘電率の実数部に対する比である損失係数が双極子分極によって極大値を有する極大値周波数よりも高い周波数にて、前記生体の外部へ無線による信号の送信を行ない、
前記検出装置は、
前記無線装置によって無線により送信された信号を受信し、前記受信した信号の強度に基づいて前記無線装置の位置を検出する、検出システム。
[請求項10]
無線装置を生体の内部に導入し、
前記無線装置が、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ＳＨＦ（Ｓｕｐｅｒ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ＥＨＦ（Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、及び、ＴＨＦ（Ｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｌｙ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）からなる周波数帯に含まれる周波数のうちの、水の誘電率の虚数部の、当該誘電率の実数部に対する比である損失係数が双極子分極によって極大値を有する極大値周波数よりも高い周波数にて、前記生体の外部へ無線による信号の送信を行なう、無線通信方法。
[請求項11]
請求項１０に記載の無線通信方法であって、
前記生体の外部に位置する検出装置が、前記無線装置によって無線により送信された信号を受信し、
前記検出装置が、前記受信した信号の強度に基づいて前記無線装置の位置を検出する、無線通信方法。
明細書
明　細　書 発明の名称 : 無線装置、検出装置、検出システム、及び、無線通信方法

技術分野

[0001]

本発明は、無線装置、検出装置、検出システム、及び、無線通信方法に関する。

背景技術

[0002]

生体の内部に導入された無線装置によって無線により送信された信号を、生体の外部に位置する外部装置が受信する無線通信システムが知られている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２を参照）。

[0003]

ところで、生体は、水を相当に多く含む。従って、生体の内部から生体の外部への信号の伝搬は、水中の信号の伝搬によって十分に高い精度にて表される。また、無線装置により送信された信号の電力の、水中の伝搬によって生じる損失は、信号の周波数が高くなるほど大きくなる、と考えられている。

[0004]

このため、無線通信システムは、無線装置による信号の送信に用いられる周波数として、１ＭＨｚから４００ＭＨｚまでの周波数を用いる。

先行技術文献 非特許文献

[0005]

非特許文献1 : 吉田、外２名、「人体における３０ＭＨｚ／４００ＭＨｚ帯デュアルモード通信の伝送路特性とＢＥＲ評価」、信学技報、一般社団法人電子情報通信学会、平成２６年１２月、第１１４巻、第３８１号、ｐ．１９－２４

非特許文献2 : 石渡、外４名、「体内深部－体外間の容量結合型無線情報伝送～空気中及び液体模擬生体中における電圧利得特性の評価～」、信学技報、一般社団法人電子情報通信学会、平成２６年５月、第１１４巻、第６１号、ｐ．９－１２

発明の概要 発明が解決しようとする課題

[0006]

ところで、４００ＭＨｚの信号の波長は、約７５ｃｍである。また、ダイポールアンテナの長さは、波長の約４分の１である。このため、信号の送信にダイポールアンテナを用いる場合、無線装置の大きさは、相当に大きくなってしまう。

このように、上記無線装置においては、無線装置の大きさが過大になる虞があった。

[0007]

本発明の目的の一つは、信号の電力の損失を低減しながら、大きさを小さくすることが可能な無線装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0008]

一つの側面では、無線装置は、生体の内部に導入された装置である。

更に、この無線装置は、

ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ＳＨＦ（Ｓｕｐｅｒ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ＥＨＦ（Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、及び、ＴＨＦ（Ｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｌｙ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）からなる周波数帯に含まれる周波数のうちの、水の誘電率の虚数部の、当該誘電率の実数部に対する比である損失係数が双極子分極によって極大値を有する極大値周波数よりも高い周波数にて、上記生体の外部へ無線による信号の送信を行なう。

[0009]

他の一つの側面では、検出装置は、生体の外部に位置する装置である。

更に、この検出装置は、

ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦ、及び、ＴＨＦからなる周波数帯に含まれる周波数のうちの、水の誘電率の虚数部の、当該誘電率の実数部に対する比である損失係数が双極子分極によって極大値を有する極大値周波数よりも高い周波数にて、上記生体の内部に導入された無線装置によって無線により送信された信号を受信し、上記受信した信号の強度に基づいて上記無線装置の位置を検出する。

[0010]

他の一つの側面では、検出システムは、生体の内部に導入された無線装置と、上記生体の外部に位置する検出装置と、を備える。

更に、上記無線装置は、

ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦ、及び、ＴＨＦからなる周波数帯に含まれる周波数のうちの、水の誘電率の虚数部の、当該誘電率の実数部に対する比である損失係数が双極子分極によって極大値を有する極大値周波数よりも高い周波数にて、上記生体の外部へ無線による信号の送信を行ない、

上記検出装置は、

上記無線装置によって無線により送信された信号を受信し、上記受信した信号の強度に基づいて上記無線装置の位置を検出する。

[0011]

他の一つの側面では、無線通信方法は、

無線装置を生体の内部に導入し、

上記無線装置が、ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦ、及び、ＴＨＦからなる周波数帯に含まれる周波数のうちの、水の誘電率の虚数部の、当該誘電率の実数部に対する比である損失係数が双極子分極によって極大値を有する極大値周波数よりも高い周波数にて、上記生体の外部へ無線による信号の送信を行なう。

発明の効果

[0012]

信号の電力の損失を低減しながら、無線装置の大きさを小さくすることができる。

図面の簡単な説明

[0013]

[図1]

水の損失電力の周波数に対する変化を表すグラフである。

[図2]

水の誘電率の周波数に対する変化を表すグラフである。

[図3]

実験により測定された水の損失電力の周波数に対する変化を表すグラフである。

[図4]

第１実施形態の検出システムの構成を表す図である。

[図5]

図４の無線装置の構成を表す図である。

[図6]

第２実施形態の検出システムの構成を表す図である。

[図7]

図６の無線装置の構成を表す図である。

発明を実施するための形態

[0014]

誘電体における信号の伝搬によって生じる、信号の電力の損失Ｐは、数式１により表される。誘電体における信号の伝搬によって生じる、信号の電力の損失Ｐは、損失電力とも表される。αは、信号の周波数に対して一定である係数を表す。ｆは、信号の周波数を表す。εｒ’は、誘電体の誘電率の実数部を表す。εｒ’’は、誘電体の誘電率の虚数部を表す。誘電率の虚数部εｒ’’を誘電率の実数部εｒ’により除した値εｒ’’／εｒ’は、損失係数、又は、誘電正接とも表される。

[数1]

[0015]

例えば、周波数ｆに対して損失係数が一定である場合、損失Ｐは、数式１により表されるように、周波数ｆに比例して増加する。図１の点線は、周波数ｆに対して損失係数が一定である場合における、損失Ｐの周波数ｆに対する変化を表す。図１において、横軸及び縦軸の両方は、対数目盛を用いている。

[0016]

ところで、一例として、水の誘電率の実数部εｒ’、及び、水の誘電率の虚数部εｒ’’は、ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦ、及び、ＴＨＦからなる周波数帯に含まれる周波数に対して、図２により表されるように変化する。ＵＨＦは、３００ＭＨｚから３ＧＨｚまでの周波数帯である。ＳＨＦは、３ＧＨｚから３０ＧＨｚまでの周波数帯である。ＥＨＦは、３０ＧＨｚから３００ＧＨｚまでの周波数帯である。ＴＨＦは、３００ＧＨｚから３ＴＨｚまでの周波数帯である。従って、ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦ、及び、ＴＨＦからなる周波数帯は、３００ＭＨｚから３ＴＨｚまでの周波数帯である。

[0017]

図２において、横軸は、対数目盛を用い、縦軸は、線形目盛を用いている。図２の実線は、水の誘電率の実数部εｒ’を表し、図２の点線は、水の誘電率の虚数部εｒ’’を表す。水の誘電率の虚数部εｒ’’は、２２ＧＨｚの近傍の周波数ｆｍにおいて双極子分極によって極大値を有するとともに、２ＴＨｚの近傍において原子分極によって極大値を有する。

[0018]

図２により表される水の誘電率の変化に基づいて、本願の発明者は、水の損失係数が、ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦ、及び、ＴＨＦからなる周波数帯に含まれる周波数に対して、双極子分極によって、ある極大値周波数にて極大値を有するように変化する、という知見を得た。更に、本願の発明者は、ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦ、及び、ＴＨＦからなる周波数帯においては、極大値周波数よりも高い着目周波数に対する水の損失係数の、極大値周波数に対する水の損失係数の比が、極大値周波数の当該着目周波数に対する比よりも小さい、という知見を得た。

[0019]

上記知見によれば、ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦ、及び、ＴＨＦからなる周波数帯に含まれる周波数のうちの、極大値周波数よりも高い周波数に対して、水中の信号の伝搬によって生じる、信号の電力の損失Ｐは、極大値周波数に対する電力の損失よりも小さい。

[0020]

図１の実線は、ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦ、及び、ＴＨＦからなる周波数帯における、水中の信号の伝搬によって生じる、信号の電力の損失Ｐの、周波数ｆに対する変化を表す。損失Ｐは、ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦ、及び、ＴＨＦからなる周波数帯において、極大値周波数ｆｍにて極大値を有するように変化する。

図３は、ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦ、及び、ＴＨＦからなる周波数帯に含まれる周波数のうちの、極大値周波数ｆｍよりも高い周波数に対する、水中の信号の伝搬によって生じる、信号の電力の損失Ｐを実験により測定された結果を表す。図３において、横軸は、線形目盛を用い、縦軸は、対数目盛を用いている。

[0021]

そこで、後述する各実施形態において、生体の内部に導入された無線装置は、ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦ、及び、ＴＨＦからなる周波数帯に含まれる周波数のうちの、水の誘電率の虚数部の、当該誘電率の実数部に対する比である損失係数が双極子分極によって極大値を有する極大値周波数よりも高い周波数にて、生体の外部へ無線による信号の送信を行なう。

[0022]

これによれば、極大値周波数にて信号の送信が行なわれる場合よりも、無線装置により送信された信号の電力の、生体の内部から生体の外部への伝搬によって生じる損失を低減できる。更に、極大値周波数よりも低い周波数にて信号の送信が行なわれる場合よりも、送信に用いられるアンテナを含む無線回路を小さくすることができる。この結果、極大値周波数よりも低い周波数にて信号の送信が行なわれる場合よりも、無線装置の大きさを小さくすることができる。

このようにして、後述する各実施形態の無線装置によれば、信号の電力の損失を低減しながら、無線装置の大きさを小さくすることができる。

[0023]

以下、本発明の、無線装置、検出装置、検出システム、及び、無線通信方法、に関する各実施形態について図４乃至図７を参照しながら説明する。

[0024]

＜第１実施形態＞

（構成）

図４に表されるように、第１実施形態の検出システム１は、無線装置１０と、給電装置２０と、検出装置３０と、を備える。

[0025]

本例では、無線装置１０は、無線チップである。無線装置１０は、無線タグ、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）タグ、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）タグ、又は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）であってもよい。例えば、無線装置１０は、半導体を用いて形成される。

[0026]

無線装置１０は、生体ＬＢの内部に導入される。無線装置１０が生体ＬＢによって摂取されることは、無線装置１０が生体ＬＢの内部に導入されることの一例である。例えば、無線装置１０は、生体ＬＢの口を通って生体ＬＢによって摂取されてよい。無線装置１０は、薬品又は食品に取り付けられてよい。また、無線装置１０は、薬品又は食品に混入されてよい。

[0027]

また、無線装置１０は、血管の内部、又は、器官の内部に、針又は管等を介して直接に導入されてもよい。また、無線装置１０は、生体ＬＢの内部に埋設されることにより生体ＬＢの内部に導入されてもよい。

また、無線装置１０は、カプセル等の容器に収容された装置であってもよい。例えば、無線装置１０は、カプセル内視鏡装置であってもよい。

[0028]

無線装置１０は、図５に表されるように、平板状であり且つ正方形状を有する。例えば、無線装置１０の各辺の長さは、１ｍｍである。なお、無線装置１０は、正方形状と異なる形状（例えば、円形状、楕円形状、又は、多角形状等）を有してもよい。

[0029]

無線装置１０は、コイル１１と、アンテナ１２と、を備える。

コイル１１は、無線装置１０の外縁部に位置する。コイル１１は、所定のコイル面にて、無線装置１０の外縁に沿って巻回される。

[0030]

無線装置１０は、生体ＬＢの内部に導入された状態において、コイル１１を用いて、電磁誘導方式に従って、生体ＬＢの外部からの無線による信号の受信、及び、生体ＬＢの外部からの無線による電力の受電を行なう。本例では、無線装置１０は、生体ＬＢの外部に位置する給電装置２０からの受信及び受電を行なう。

[0031]

生体ＬＢの外部からの無線による信号の受信、及び、生体ＬＢの外部からの無線による電力の受電に用いられる周波数（換言すると、第１の周波数）は、後述する、生体ＬＢの外部への無線による信号の送信に用いられる周波数（換言すると、第２の周波数）よりも低い。本例では、上記受信及び上記受電に用いられる周波数は、１００ｋＨｚ以上であり且つ５０ＭＨｚ以下である。本例では、上記受信及び上記受電に用いられる周波数は、１３．５６ＭＨｚである。なお、上記受信に用いられる周波数は、上記受電に用いられる周波数と異なっていてもよい。

[0032]

無線装置１０は、給電装置２０から受電された電力によって動作する。更に、無線装置１０は、給電装置２０から受信された信号に従って無線装置１０の動作を制御する。

[0033]

アンテナ１２は、コイル１１の内側に位置する。本例では、アンテナ１２は、無線装置１０の対角線に沿って延びる１組のダイポールアンテナである。アンテナ１２は、全方向性アンテナ（換言すると、オムニアンテナ）の一例である。全方向性アンテナは、特定の平面において、信号の強度が方向に対して一定である。なお、アンテナ１２は、無線装置１０の２つの対角線にそれぞれ沿って延びる２組のダイポールアンテナであってもよい。また、アンテナ１２は、ダイポールアンテナと異なる全方向性アンテナであってもよい。

[0034]

無線装置１０は、生体ＬＢの内部に導入された状態において、アンテナ１２を用いて、電波方式に従って、生体ＬＢの外部への無線による信号の送信を行なう。本例では、無線装置１０は、生体ＬＢの外部に位置する検出装置３０への送信を行なう。

[0035]

本例では、無線装置１０は、図示しないメモリを備え、メモリに予め記憶されている情報を表す信号を生体ＬＢの外部へ送信する。例えば、情報は、無線装置１０に固有の情報、又は、無線装置１０を識別する情報である。

[0036]

なお、無線装置１０は、センサを備え、センサにより検出された物理量を表す信号を送信してもよい。例えば、物理量は、温度、ｐＨ、又は、特定の物質の量若しくは濃度等である。また、無線装置１０は、カメラを備え、カメラにより撮影された映像又は画像を表す信号を送信してもよい。

[0037]

生体ＬＢの外部への無線による信号の送信に用いられる周波数は、ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦ、及び、ＴＨＦからなる周波数帯に含まれる周波数のうちの、水の誘電率の虚数部の、当該誘電率の実数部に対する比である損失係数が双極子分極によって極大値を有する極大値周波数よりも高い周波数である。本例では、極大値周波数は、２２ＧＨｚである。従って、本例では、上記送信に用いられる周波数は、２２ＧＨｚよりも高く且つ３ＴＨｚ以下である。本例では、上記送信に用いられる周波数は、６０ＧＨｚである。

[0038]

図４に表されるように、給電装置２０は、コイル２１と、制御装置２２と、を備える。

コイル２１は、所定のコイル面にて巻回される。例えば、コイル面は、生体ＬＢの正面又は背面に向かう方向に直交するように配置される。

[0039]

給電装置２０は、コイル２１を用いて、電磁誘導方式に従って、生体ＬＢの内部への無線による信号の送信、及び、生体ＬＢの内部への無線による電力の送電を行なう。本例では、給電装置２０は、生体ＬＢの内部に位置する無線装置１０への送信及び送電を行なう。

[0040]

本例では、給電装置２０は、無線装置１０を制御する信号を生体ＬＢの内部へ送信する。例えば、無線装置１０を制御する信号は、無線装置１０を起動する（換言すると、無線装置１０に動作を開始させる）信号、無線装置１０に信号を送信させる信号、無線装置１０に物理量を検出させる信号、又は、無線装置１０に映像若しくは画像を撮影させる信号等である。

[0041]

給電装置２０において、生体ＬＢの内部への無線による信号の送信、及び、生体ＬＢの内部への無線による電力の送電に用いられる周波数は、無線装置１０において、生体ＬＢの外部からの無線による信号の受信、及び、生体ＬＢの外部からの無線による電力の受電に用いられる周波数とそれぞれ同じである。

制御装置２２は、コイル２１に流れる電流を制御する。

[0042]

検出装置３０は、アンテナ３１と、制御装置３２と、を備える。

アンテナ３１は、アンテナ面に位置する１組のダイポールアンテナである。例えば、アンテナ面は、生体ＬＢの表面に向かう方向に直交するように配置される。

[0043]

検出装置３０は、アンテナ３１を用いて、電波方式に従って、生体ＬＢの内部からの無線による信号の受信を行なう。本例では、検出装置３０は、生体ＬＢの内部に位置する無線装置１０からの受信を行なう。

[0044]

検出装置３０において、生体ＬＢの内部からの無線による信号の受信に用いられる周波数は、無線装置１０において、生体ＬＢの外部への無線による信号の送信に用いられる周波数と同じである。

[0045]

制御装置３２は、アンテナ３１を用いて受信された信号の強度に基づいて無線装置１０の位置を検出する。本例では、制御装置３２は、受信された信号の強度が、所定の閾値よりも大きい場合に、アンテナ３１から、アンテナ面に直交する方向に延びた直線上の位置を、無線装置１０の位置として検出する。

[0046]

本例では、上記閾値は、予め定められる。なお、上記閾値は、所定の期間において受信された信号の強度に基づいて定められてもよい。この場合、例えば、上記閾値は、所定の期間において受信された信号の強度の平均値に基づいて定められてよい。

[0047]

本例では、制御装置２２及び制御装置３２は、集積回路（例えば、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等）により実現される。なお、制御装置２２及び制御装置３２のそれぞれは、処理装置と記憶装置とを備え、処理装置が記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、上記機能を実現してもよい。

[0048]

（動作）

次に、検出システム１の動作について説明する。

先ず、無線装置１０は、生体ＬＢの内部に導入される。その後、所定のタイミングにて、給電装置２０は、生体ＬＢの内部に位置する無線装置１０への無線による電力の送電、及び、生体ＬＢの内部に位置する無線装置１０への無線による信号の送信を、コイル２１を用いて第１の周波数（本例では、１３．５６ＭＨｚ）にて行なう。

[0049]

これにより、無線装置１０は、生体ＬＢの外部に位置する給電装置２０からの無線による電力の受電を、コイル１１を用いて第１の周波数にて行なう。無線装置１０は、受電された電力により動作することにより、生体ＬＢの外部に位置する給電装置２０からの無線による信号の受信を、コイル１１を用いて第１の周波数にて行なう。

[0050]

そして、無線装置１０は、受電された電力により動作するとともに、受信された信号に従って無線装置１０の動作を制御することにより、生体ＬＢの外部への無線による信号の送信を、アンテナ１２を用いて第２の周波数（本例では、６０ＧＨｚ）にて行なう。

[0051]

本例では、検出装置３０は、検出装置３０のユーザによって保持される。ユーザは、検出装置３０のアンテナ面を、生体ＬＢの表面に向かう方向に直交するように配置しながら、生体ＬＢの表面を走査するように、検出装置３０を移動させる。

[0052]

検出装置３０は、生体ＬＢの内部からの無線による信号の受信を、アンテナ３１を用いて第２の周波数にて行なう。

アンテナ３１から、アンテナ面に直交する方向に延びた直線の近傍に、無線装置１０が位置している場合、検出装置３０は、強度が閾値よりも大きい信号を、アンテナ３１を用いて第２の周波数にて受信する。従って、この場合、検出装置３０は、アンテナ３１から、アンテナ面に直交する方向に延びた直線上の位置を、無線装置１０の位置として検出する。

[0053]

以上、説明したように、第１実施形態の無線装置１０は、ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦ、及び、ＴＨＦからなる周波数帯に含まれる周波数のうちの、水の誘電率の虚数部の、当該誘電率の実数部に対する比である損失係数が双極子分極によって極大値を有する極大値周波数よりも高い周波数にて、生体ＬＢの外部へ無線による信号の送信を行なう。

[0054]

これによれば、極大値周波数にて信号の送信が行なわれる場合よりも、無線装置１０により送信された信号の電力の、生体ＬＢの内部から生体ＬＢの外部への伝搬によって生じる損失を低減できる。更に、極大値周波数よりも低い周波数にて信号の送信が行なわれる場合よりも、送信に用いられるアンテナ１２を含む無線回路を小さくすることができる。この結果、極大値周波数よりも低い周波数にて信号の送信が行なわれる場合よりも、無線装置１０の大きさを小さくすることができる。

このようにして、無線装置１０によれば、信号の電力の損失を低減しながら、無線装置１０の大きさを小さくすることができる。

[0055]

更に、第１実施形態の無線装置１０において、生体ＬＢの外部への無線による信号の送信に用いられるアンテナ１２は、全方向性アンテナである。

[0056]

これによれば、生体ＬＢの外部に位置する検出装置３０が、無線装置１０により送信された信号を受信する確率を高めることができる。この結果、例えば、検出装置３０は、無線装置１０の位置を高い精度にて検出できる。

[0057]

加えて、第１実施形態の無線装置１０は、生体ＬＢの外部への無線による信号の送信に用いられる周波数よりも低い周波数にて、生体ＬＢの外部からの無線による信号の受信、及び、生体ＬＢの外部からの無線による電力の受電の両方を行なう。

[0058]

これによれば、生体ＬＢの外部から信号を受信する確率、及び、生体ＬＢの外部からの電力を受電する確率、の両方を高めることができる。

[0059]

更に、第１実施形態の検出装置３０は、ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦ、及び、ＴＨＦからなる周波数帯に含まれる周波数のうちの、水の誘電率の虚数部の、当該誘電率の実数部に対する比である損失係数が双極子分極によって極大値を有する極大値周波数よりも高い周波数にて受信した信号の強度に基づいて無線装置１０の位置を検出する。

[0060]

これによれば、極大値周波数にて信号の受信が行なわれる場合よりも、無線装置１０により送信された信号の電力の、生体ＬＢの内部から生体ＬＢの外部への伝搬によって生じる損失を低減できる。更に、極大値周波数よりも低い周波数にて信号の受信が行なわれる場合よりも、受信された信号の強度と無線装置１０の位置との相関を高めることができる。この結果、極大値周波数よりも低い周波数にて信号の受信が行なわれる場合よりも、無線装置１０の位置を高い精度にて検出できる。

このようにして、検出装置３０によれば、無線装置１０の位置を高い精度にて検出できる。

[0061]

なお、検出システム１は、無線装置１０による、生体ＬＢの外部からの受電及び受信の一方又は両方を行なわないように構成されていてもよい。

無線装置１０による、生体ＬＢの外部からの受電及び受信の両方が行なわれない場合、検出システム１は、給電装置２０を省略してよい。更に、この場合、無線装置１０は、コイル１１を省略してよい。

また、無線装置１０による、生体ＬＢの外部からの受電が行なわれない場合、無線装置１０は、電力を蓄電する容量を備えていてもよい。この場合、無線装置１０は、容量に蓄電された電力によって動作してよい。

また、無線装置１０による、生体ＬＢの外部からの受電が行なわれない場合、無線装置１０は、電力を生成してもよい。この場合、無線装置１０は、生成した電力によって動作してよい。

[0062]

また、検出システム１は、検出装置３０による、無線装置１０の位置の検出を行なわないように構成されていてもよい。

[0063]

＜第２実施形態＞

次に、第２実施形態の検出システムについて説明する。第２実施形態の検出システムは、第１実施形態の検出システムに対して、検出装置が給電装置を含む点において相違している。以下、第２実施形態の検出システムの、第１実施形態に対する相違点を中心として説明する。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と共通する又は対応する符号が用いられる。

[0064]

図６に表されるように、第２実施形態の検出システム１Ａは、給電装置２０を省略するとともに、第１実施形態の無線装置１０及び検出装置３０に代えて、無線装置１０Ａ及び検出装置３０Ａを備える。

[0065]

図７に表されるように、無線装置１０Ａは、第１実施形態の無線装置１０に対して、アンテナ１２に代えて、アンテナ１２Ａを備える点で相違する。

アンテナ１２Ａは、コイル１１の内側に位置する。本例では、アンテナ１２Ａは、円形状を有するパッチアンテナである。なお、パッチアンテナは、円形状と異なる形状（例えば、楕円形状、正角形状、又は、多角形状等）を有してもよい。

[0066]

アンテナ１２Ａは、指向性アンテナの一例である。指向性アンテナは、特定の方向における信号の強度が他の方向における信号の強度よりも高い。本例では、アンテナ１２Ａは、無線装置１０Ａのコイル面に直交する方向における信号の強度が他の方向における信号の強度よりも高い。なお、アンテナ１２Ａは、パッチアンテナと異なる指向性アンテナであってもよい。

[0067]

図６に表されるように、検出装置３０Ａは、第１実施形態の検出装置３０に対して、制御装置３２に代えて、制御装置３２Ａ及びコイル３３Ａを備える点で相違する。

[0068]

コイル３３Ａは、検出装置３０Ａのアンテナ面と平行なコイル面にて巻回される。本例では、コイル面は、アンテナ面と一致する。

検出装置３０Ａは、コイル３３Ａを用いて、電磁誘導方式に従って、生体ＬＢの内部への無線による信号の送信、及び、生体ＬＢの内部への無線による電力の送電を行なう。本例では、検出装置３０Ａは、生体ＬＢの内部に位置する無線装置１０Ａへの送信及び送電を行なう。

[0069]

検出装置３０Ａにおいて、生体ＬＢの内部への無線による信号の送信、及び、生体ＬＢの内部への無線による電力の送電に用いられる周波数は、無線装置１０Ａにおいて、生体ＬＢの外部からの無線による信号の受信、及び、生体ＬＢの外部からの無線による電力の受電に用いられる周波数とそれぞれ同じである。

制御装置３２Ａは、第１実施形態の制御装置３２の機能に加えて、コイル３３Ａに流れる電流を制御する機能を有する。

[0070]

第２実施形態の検出システム１Ａによれば、第１実施形態の検出システム１と同様の作用及び効果を奏することができる。

[0071]

更に、第２実施形態の無線装置１０Ａにおいて、アンテナ１２Ａは、生体ＬＢの外部への無線による信号の送信に用いられ、且つ、コイル面に直交する方向における信号の強度が他の方向における信号の強度よりも高い指向性アンテナである。

[0072]

これによれば、生体ＬＢの外部に位置する検出装置３０Ａからの受信及び受電の少なくとも一方が行なわれた場合に、検出装置３０Ａが、無線装置１０Ａにより送信された信号を受信する確率を高めることができる。この結果、例えば、検出装置３０Ａは、無線装置１０Ａの位置を高い精度にて検出できる。

[0073]

加えて、第２実施形態の検出装置３０Ａは、生体ＬＢの内部への無線による信号の送信、及び、生体ＬＢの内部への無線による電力の送電の両方に用いられるコイル３３Ａを備える。更に、検出装置３０Ａにおいて、生体ＬＢの内部からの無線による信号の受信に用いられるアンテナ３１は、全方向性アンテナである。

[0074]

これによれば、生体ＬＢの内部に導入された無線装置１０Ａへの送信及び送電の少なくとも一方が行なわれた場合に、無線装置１０Ａにより送信された信号を受信する確率を高めることができる。

[0075]

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態に、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において当業者が理解し得る様々な変更が加えられてよい。例えば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、上述した実施形態の他の変形例として、上述した実施形態及び変形例の任意の組み合わせが採用されてもよい。

符号の説明

[0076]

１，１Ａ　検出システム

１０，１０Ａ　無線装置

１１　　コイル

１２，１２Ａ　アンテナ

２０　　給電装置

２１　　コイル

２２　　制御装置

３０，３０Ａ　検出装置

３１　　アンテナ

３２，３２Ａ　制御装置

３３Ａ　コイル

ＬＢ　　生体
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