CN1568590A - 通信装置、通信设备、电路板安装方法和触觉传感器 - Google Patents

Abstract

这种通信装置(100)具备分散配置的多个通信元件(200)。各通信元件(200)具有只与周边配置的其它通信元件进行通信的功能。通信距离设定成能与配置在周边的其它通信元件进行局部通信的程度，并且通过利用这种局部通信在通信元件之间依次传递信号，能够使信号传递到作为目的的通信元件。多个通信元件根据管理功能分等级，在各等级中设定路由数据，以此能够高效率地将信号传递到最终目的地。

Description

通信装置、通信设备、电路板安装方法和触觉传感器

技术领域

本发明涉及传递信号的通信装置和用于实现信号传递的通信设备，尤其涉及用多个通信设备进行信号传递的通信技术。

背景技术

LAN(Local Area Network：局域网)和WAN(Wide Area Network：广域网)等通信网中，用同轴电缆和光纤等连接多个通信终端。这些通信终端通过指定网络中的地址，将信号传给所要的通信终端。此外，已有的电路板安装技术中，在电路板上用铝或铜等形成布线，并利用此布线电连接LSI和存储器等电路元件。

这样，以往的通信网和电路板安装等技术领域中，将形成元件之间连接用的布线作为前提，通过这些布线实现信号的收发。

然而，利用单独布线连接存在的全部元件，尤其在元件数量庞大的情况下，非常困难。例如，LAN中，利用电缆连接多个终端，但由于插入电缆的端口数和IP地址设定数等问题，可连接的终端数受到限制。此外，考虑电路板安装技术时，元件数多，则布线数也多，因而由于电路板面积等方面的问题，需要使布线微细等非常复杂的电路设计，而且可载置的元件数仍然受到限制。

再者，通信网和安装电路板中，由于利用单独布线以实体的方式连接终端以及元件等，暂时切断布线时，不能传递信号，会发生通信功能停止的事态。

发明内容

因此，本发明的目的为：提供有关通信装置和通信设备的新颖通信技术，以解决上述已有通信技术的问题。本发明的目的还在于，提供应用该新颖通信技术的电路基板安装技术以及传感器技术。

为了解决上述课题，本发明的一种形态提供的通信装置，其特征在于，具有电连接导电层或电磁作用传递层的多个通信元件，其中各通信元件具有通过导电层对配置在其周边的其它通信元件传递信号的通信功能。此通信装置中，最好将各通信元件的通信距离设定成有限，仅对该通信距离内存在的通信元件传递信号。而且，最好根据通信装置中的通信元件密度或信号传递的吞吐量设定此通信距离。电磁作用传递层含义为可传递交流信号的层，例如所包含的层虽然直流电阻具有作为绝缘体起作用的特性，但交流上作为容性阻抗起作用。

本发明的另一种形态提供的通信装置，其特征在于，具有分散配置的多个通信元件，其中将各通信元件的通信距离设定成能与配置在其周边的其它通信元件进行局部通信的程度，并且通过利用此局部通信在通信元件之间依次传递信号，使信号传递到作为目的的通信元件。最好根据通信装置中的通信元件密度或信号传递的吞吐量设定此通信距离。

这些形态中，最好通信元件之间不形成单独布线。通过不形成单独布线，可避免断线风险的已有问题。

可将通信元件从通信管理功能低的开始，依次分类成第1至第N的等级。可对各通信元件分别设定ID，从而高端的通信元件能根据ID识别其本身管辖的低端通信元件。各级的通信元件通过作为对存在于其周围远达一定距离的其它通信元件传递信号的第1级通信元件起作用，在第1等级可实现与周边通信元件的局部通信。第M级通信元件至少具有第(M-1)级通信元件具有的通信管理所需的功能，可将第M级通信元件的配置密度设定得低于第(M-1)级通信元件的配置密度。

最好第M级通信元件管辖配置在离开本身规定范围内的第(M-1)级通信元件。这里，规定范围可以是离开本身的距离，或根据对信号进行中继的通信元件个数设定。最好第M级通信元件将到达本身管辖的第(M-1)级通信元件的路由作为通过其它第(M-1)级通信元件的路由存储。而且，最好第M级通信元件将到达配置在离开本身规定范围内的其它第M级通信元件的路由作为通过第(M-1)级通信元件的路由存储。

第M级通信元件可作为第2至第M级的各级通信元件起作用，并且在作为某级的通信元件起作用时，能管辖该级中配置在设定范围内的1级下的通信元件。最好每一级设定此范围。最好第(M-1)级通信元件将到达管辖其本身的第M级通信元件的路由的至少一部分作为通过其它第(M-1)级通信元件的路由存储。

可使第2级通信元件发送邻域应答请求，并且根据接收该邻域应答请求的第1级通信元件送回的应答，对送回该应答的第1级通信元件设定ID。ID所指的概念包括识别通信元件用的数字、代码、符号等，也包括一般称为地址的信息。

可使第2级通信元件对设定ID的第1级通信元件发送邻域调查请求，接收该邻域调查请求的第1级通信元件发送邻域应答请求，并且调查周边第1级通信元件的存在；该第2级通信元件对送回应答的第1级通信元件设定ID。最好第2级通信元件重复发送邻域调查请求，使设定ID并进行管辖的第1级通信元件的数量不断增多，而且依次设定与其本身管辖的第1级通信元件之间的路由。

最好第3级以上的通信元件也作为第2级通信元件起作用，并且对第1级通信元件设定ID。最好第3级以上的通信元件可作为从第3级至本身的级中各级的通信元件起作用，并且作为各级的通信元件，发送链接邻域应答请求，分别设定每一级管辖的1级下的通信元件。最好第3级以上的通信元件设定与管辖的通信元件之间的路由。

数据信号的数据分组中包含用于到达作为最终目的地的通信元件的各级内的路由数据。最好第(M-1)级级内的路由数据包含到达位于从发送源的通信元件到作为最终目的地的通信元件的路由中途的第M级通信元件的路由数据。数据分组中包含用于规定下一应接收数据分组的通信元件的接收ID。最好通信元件在根据接收ID接收数据分组时，设定下一应接收数据分组的通信元件的接收ID，并且发送所述数据分组。最好通信元件根据数据分组中包含的路由数据，设定接收ID。最好各通信元件在根据接收ID接收数据分组时，更新路由数据，并发送所述数据分组。可给各通信元件分配ID，高端的通信元件参照数据分组中包含的ID，能判断由该ID规定的通信元件是否处在其本身的管辖下。例如，最好在数据分组中包含规定发送目的处的通信元件的ID，并且该ID表示是其本身管辖下的通信元件时，设定到达该通信元件的路由，并传送数据分组。

本发明又一形态提供的通信设备，其特征在于，对有效通信距离内存在的其它通信元件发送信号，其中具有绝缘的第1信号层和第2信号层、以及电连接这些信号层的通信元件，根据通信元件的电阻和电容决定有效通信距离，并且通过通信元件对所述第1信号层或第2信号层释放电荷，发送信号。可进一步根据第1信号层和/或第2信号层的电阻、电感、这两层之间的电容决定该有效通信距离。

本发明另一形态提供的通信设备，其特征在于，对有效通信距离内存在的其它通信元件发送信号，其中具有第1信号层和第2信号层、以及电连接这些信号层的通信元件，并且通过在该通信元件内使所述第1信号层与第2信号层导通，发送信号。第1信号层和第2信号层最好通过适当的阻抗导通，该导通包括使其短路的情况。

此通信设备还具备具有高于所述第1信号层和第2信号层的电阻而且使这些层导通的高电阻层。此外，可包含具有高于所述第1信号层的电阻而且电连接所述第1信号层的高电阻层、以及电连接此高电阻层以对所述通信元件供电的电源层。根据所述第1信号层的电阻决定所述有效通信距离。也可根据高电阻层的电阻和第1信号层与第2信号层之间的电容决定该有效距离。该通信元件也可通过使所述第1信号层和第2信号层短路，发送信号。

所述第2信号层可以是接地的接地层。作为对通信元件供电的方法，可在不进行信号发送的期间对所述通信元件的电容器充电。最好利用导电柔性体或网状物体形成所述第1信号层和第2信号层。用柔性体或网状物体形成通信设备，能构成伸缩自如的通信装置。

本发明又一形态提供一种电路板安装方法，其中通过在导电性电路板上分散配置具有在规定的有效通信距离范围内传递信号的通信功能的多个电路元件，将电路元件载置在电路板上，不在电路元件之间形成单独布线。由于不形成布线，可任意设定电路元件的载置部位，用户能自由制作定制的LSI等。

本发明另一形态提供的触觉传感器，其特征在于，由具有测量应力或温度并且将其变换成编码信号的电路的传感器元件和用于传递该传感器元件的输出信号的导电柔性体组成。

所述传感器元件的电连续的导电橡胶区可连接多个传感器元件的信号端子。可在所述传感器元件上设置2个电极，这些电极电接触所述柔性体的2层导电橡胶。所述传感器元件的电极可利用从所述传感器元件伸出的针状凸起件电连接所述柔性体的2层以上的导电橡胶。可使所述传感器元件的1个面上具有2个或3个电极，各电极电接触所述柔性体的单一层内形成的导电橡胶的多个区。

可根据所述传感器元件的LSI片与其连接的电极部件之间的电容的变化，检测周围应力。通过将所述传感器元件连接的电极部件支持在其中心附近的微小面积上，可使电极变形对电极表面压力不均匀灵敏度高。

也可根据所述传感器元件的LSI片及其连接的压敏导电橡胶的电阻变化，检测周围的应力。还可根据到达所述传感器元件的LSI片上的光传感器的光量变化，检测周围应力。

本发明又一形态提供的通信设备，其特征在于，对有效通信距离内存在的其它通信元件传递信号，其中具有绝缘的第1信号层和第2信号层、以及电磁连接这些层的通信元件，根据电磁波衰减量决定有效通信距离，并且通过通信元件在所述第1信号层或第2信号层发射电磁波或光波，发送信号。

在装置、方法、系统之间变换本发明的表现，作为本发明的形态，也有效。

附图说明

借助下面阐述的较佳实施方式及其在下面的附图，上述目的以及其它目的、特征和优点会更清楚。

图1是说明通信技术的方式用的图。

图2(a)是链接传递型通信方式的概念图，图2(b)是直接传递型通信方式的概念图。

图3是示出实施方式1的通信装置的外观组成的图。

图4是通信元件的功能框体。

图5是说明一例实现局部通信的通信设备的结构用的图。

图6(a)是示出对驱动用电容器充电的通信元件的状态的图，图6(b)是示出使驱动用电容器放电的通信元件的状态的图。

图7是示出电荷储存型通信设备的电压与通信距离的关系的图。

图8(a)是示出一例电流扩散型通信设备的结构的图，图8(b)是示出另一例电流扩散型通信设备的结构的图，图8(c)是示出又一例电流扩散型通信设备的结构的图。

图9是说明电流扩散型通信设备发送信号的原理用的图。

图10是示出对通信元件供电的组成的图。

图11是说明利用逻辑波动传播模式传播信号的状态用的图。

图12是说明地址链接传递模式中的通信元件分级结构用的图。

图13是示出一例发送数据分组的组成的图。

图14是概念性示出各级内的路由数据的图。

图15是说明地址链接模式中，从发送源的通信元件对其主元件传递信号的状况用的说明图。

图16是说明地址连接模式中，从高端的通信元件对发送目的处的通信元件传递信号的状况用的说明图。

图17是说明地址链接模式中，不通过管理用的高层通信元件而对发送目的处的通信元件传递信号的状况用的图。

图18(a)是示出一例传送数据分组的图，图18(b)是示出另一例传送数据分组的图，图18(c)是示出又一例传送数据分组的图，图18(d)是示出再一例传送数据分组的图。

图19是示出邻域应答请求的数据分组的组成的图。

图20是示出邻域调查请求的数据分组的组成的图。

图21是示出邻域复制请求的数据分组的组成的图。

图22是示出调查报告的数据分组的图。

图23是示出链接确认通知的数据分组的组成的图。

图24是示出链接ID更改请求的数据分组的组成的图。

图25是示出链接邻域应答请求的数据分组的组成的图。

图26是触觉传感器的模式图。

图27是触觉传感器的剖面图。

图28(a)是示出连接导电橡胶的计算机施加在该导电橡胶上的电压的图，图28(b)是表示触觉芯片的电极间的输入阻抗和输出阻抗的图，图28(c)是表示另一触觉芯片的电极间的输入阻抗和输出阻抗的图。

图29(a)是说明直接传递型通信方式的信号传送原理用的图，图29(b)是示出把导电层的电位当作恒定的频率的等效电路，图29(c)是示出触觉元件的电路基本组成的图，图29(d)是示出检测电源接通的电路的图。

图30(a)是触觉芯片的侧视图，图30(b)是触觉芯片的分解图，图30(c)是LSI芯片的表面图和LSI芯片附加部件的图。

图31是应力检测用的发送电路的说明图。

图32是示出触觉元件的安装状态的剖面图。

图33是触觉传感器的运作确认实验装置的模式图。

图34是试制的测试用LSI芯片掩模图案的代用图。

图35(a)是从上方拍摄外加电极卸去部件的状态的照片代用图，图35(b)是拍摄电极连接部件的状态的照片代用图。

图36是在测试芯片上观测的发送波形图。

图37(a)是示出使整个结构件表面受到垂直位移时观测的振荡频率f₁₃和f₂₄的图，图37(b)是示出使表面受到水平方向(x方向)位移时观测的f₁₃和f₂₄的图。

图38(a)是横轴取Z方向位移并画出受到垂直位移时观测的f₁₃与f₂₄的和以及差的图，图38(b)是横轴取X方向位移并画出表面受到水平方向(x方向)位移时观测的f₁₃与f₂₄的和以及差的图。

图39是采取在芯片的同一面上配置电极并且用针状凸起与2层导电橡胶接触的方法的说明图。

图40是在芯片的同一面上配置电极并且使单一层的内部制作导电区的部分与这些电极电接触的方法的说明图。

具体实施方式

实施方式1

图1是说明本发明通信技术方式用的图。本发明的通信技术大体上分为链接传递型和直接传递型两种方式。两种情况下，环境(空间)内都存在多个通信元件，此环境内最好不形成以实体方式使通信元件之间连接的单独布线。例如，这些通信元件结构上可为连接平坦的导电层或导电性电路板、可传递交流信号的电磁作用传递层等，也可结构上做成利用无线进行信号的收发。信号的发送可利用导电层释放电荷加以实现，也可通过发射光或电磁波加以实现。这里，通信元件不限于构成片的，其概念包含具有本发明实施方式中说明的通信功能的元件，不论其形态和形状。链接传递型通信技术是指通过在位于邻域的通信元件之间局部地依次链接传递信号，从而将信号传到作为最终目的地的通信元件的方式，直接传递型通信技术是指将信号直接传到作为最终目的地的通信元件的方式。

各通信元件最好将信号的可传递距离(下文称为“有效通信距离”)设定得比较短。加长信号的通信距离，耗电量就相应加大，而且有可能对没有用于通信的其它通信元件产生不良影响。因此，尤其在链接传递型通信方式中，由于能将信号传给本身的邻域中存在的通信元件就足够，最好根据到达周边通信元件的平均距离，设定有效通信距离。即使直接传递型通信方式，不必要地将有效通信距离设定得长于环境内通信元件间的最长距离，也不理想。因此，最好根据通信元件间的距离设定有效通信距离。

本发明的通信技术能应用于各种用途。例如，通过使LSI和存储器等电子部件(电路元件)具有本发明的通信功能，可提供电路板安装多个电子部件而不单独对各电子部件布线的技术。此外，近年来，积极进行皮肤有感觉的机器人的研究；使机器人的触觉传感器具有本发明的通信功能，也可提供将触觉传感器检测的信息发送到机器人的脑部计算机的技术。又，使建筑物地面散布具有本发明通信功能的传感器，可监视孤独老人的行动，或用于无人住宅的防犯。使发光元件具有本发明的通信功能，可制造布状的显示装置等。使标牌具有本发明的通信功能，可制作价廉且能读取精度高的信息的标牌。使无线通信元件具有本发明的通信功能，例如使计算机装备该元件，并且在该无线通信元件附近配置对方计算机的无线通信元件，这样就可在计算机之间方便地进行信息收发。在汽车的导电性内壁埋入具有本发明通信功能的通信元件，也可实现不需要烦杂的单独布线的通信装置。

此通信技术由于在按比较短的通信距离配置的通信元件之间传递信号，距离造成的信号衰减和品质降低小，可进行高吞吐量且与节点数无关的高速传输。又通过在环境内分散配置多个通信元件，实现大范围的信号传递区，作为与具有传感器等规定功能的芯片的交换信息的媒体。由于能在比较自由的位置配置通信元件，可利用比较简易的设计，制成具有所要功能的人造皮肤和显示装置。由于使各芯片具有通信功能，不需要布线等电路板的电路设计，能以不多的工序制作电路板的电路。用导电层夹持通信元件时，没有电磁波辐射，因而尤其在医院等公共性高的场所，其有用性高。即使导电层等产生故障时，也能重新设定芯片之间的路由，具有能建立新通信路由的自修复功能。

图2示出说明本发明通信方式用的图。

图2(a)是链接传递型通信方式的概念图，示出在环境内分散配置用小圆表示的多个通信元件的状态。各通信元件具有对配置在其周边的其它通信元件传递信号的通信功能。通信元件的有效通信距离最好设定成能与配置在周边的其它通信元件进行局部通信的程度，利用此局部通信在通信元件之间依次传递信号，从而将信号传到作为最终目的地的通信元件。

信号的发送源是通信元件200a，并且最终目的地是通信元件200b的情况下，链接传递型通信方式中，将信号从通信元件200a，经通信元件200c和200d，传到通信元件200b。作为信号的传递方法，例如可以使通信元件200a对处在信号到达范围的周边全部通信元件传递信号，收到此信号的全部通信元件进一步将信号传给周边的元件，从而按同心圆状将信号传到最终目的地。作为较佳的方法，可预先或实时设定通信元件200a与200b之间的路由，用此路由仅通过特定的通信元件传递信号。尤其是采用后一方法时，由于仅信号传递所需的通信元件进行发送，可减小耗电，还可减小对其它通信元件的通信的干扰。后文详细阐述链接传递型通信方式的路由设定方法和信号传递方法。

图2(b)是直接传递型通信方式的概念图，将信号从作为发送源的通信元件200a直接传到作为发送目的处的通信元件200b。作为发送源的通信元件200a，可具有与其它通信元件相同的组成，也可以是从外部连接的主计算机等。后文阐述直接传递型通信方式的信号传递方法。

图3是示出本发明实施方式1的通信装置100的外观结构的图。此通信装置100中，由2块导电层16和18将多个通信元件200夹在中间。各通信元件200电连接这2块导电层16和18。导电层16和18虽然具有单层结构，但也可具有多层结构，本例子中具有在一个面二维扩展的结构。图3示出导电层16和导电层18开放的状态，以说明将通信元件200夹在中间的情况。

例如，将本发明的通信装置100用作覆盖机器人的表面的人造皮肤时，利用导电橡胶材料形成导电层16和18。用具有可挠性的橡胶材料形成人造皮肤，可使该人造皮肤配合机器人的动作伸缩自如。又由于通过具有伸缩性的导电层16和18传递信号，不存在单独布线，可减少因断线等而导致通信功能产生故障的可能性，实现稳定的通信功能。此外，将本发明的通信装置100用作电路板时，通过用导电橡胶材料形成导电层16和18，可实现柔性的电路板。

各通信元件200除通信功能外，还可具有其它功能。将通信装置100用作机器人的人造皮肤时，若干通信元件200还具有作为触觉传感器的功能，在检测出从外部受到的刺激后，与其它通信元件协作，一起将检测出的信号传到目的通信元件。将通信装置100作为电路板安装技术应用时，通信元件200可具有作为LSI和存储器等电路元件的功能。这样，本说明书中，“通信装置”按至少具有通信功能的装置的含义使用，本领域的技术人员会理解除该通信功能外，还可具有例如作为人造皮肤的传感器功能和作为电子电路的运算功能等。

图4是通信元件200的功能框图。通信元件200具有通信部50、处理部60和存储器70。通信部50通过导电层16和18(参考图3)，在与其它通信元件之间进行信号收发。处理部60控制通信元件200的通信功能。具体而言，处理部60进行周围信号的监视、接收信号的分析、发送信号的产生和信号发送的定时等涉及与其它通信元件200之间的信号传递的行为。处理部60还可实现传感器功能和运算功能等通信功能以外的其它功能。存储器70预先储存实现通信功能和其它功能所需的信息，又根据需要，进行按序存储。

图5示出通信装置100的剖面，用于说明一例实现局部通信的通信设备的结构。本说明书中，以实现局部通信功能的结构的含义，使用“通信设备”这一术语。

此例中，通信设备具有第1信号层20和第2信号层30、以及电连接这些层的通信元件200。第1信号层20与第2信号层30绝缘，第2信号层30可以是接地层。此通信设备中，根据第1信号层20和第2信号层30的电阻和电容决定有效通信距离，并且通过对第1信号层20和第2信号层30释放电荷，发送信号。各通信元件具有电容器，在有效通信距离内配置的周边通信元件的电容器中储存释放的电荷。周边的通信元件根据该电容器的电压变化识别信号。根据图5所示的通信设备那样以驱动电容器的方式进行工作的行动，可将此通信设备称为“电荷储存型”通信设备。这种叫法所授予的名称目的在于与后面阐述的“电流扩散型”通信设备进行区别，使说明方便，图5所示的通信设备的特性和组成并不受此称呼名称的含义限定。

图6用以说明电荷储存型通信设备发送信号的原理。图6(a)示出对驱动用电容器34b充电的通信元件200的状态。主电容器34a储存用于驱动整个通信元件200所需的电荷，驱动用电容器34b储存驱动通信层36所需的电荷。通信层36以图解示意状表示第1信号层20和第2信号层30(参考图5)。在驱动用电容器34b充电时，使开关32a断开，开关32b闭合。由处理部60(参考图4)按规定的定时使各开关32a和32b通断。也可用此方式驱动后面说明的电流扩散型通信设备。

图6(b)示出使驱动用电容器34b放电的通信元件200的状态。在驱动用电容器34b放电时，开关32a闭合，开关32b断开。此通信设备通过使驱动用电容器34b的电荷对通信层36放电，发送信号。每一位的发送都使电荷从主电容器34a移动到驱动用电容器34b，并使驱动用电容器34b的电荷对通信层36放电，从而可实现连续通信。

通信层36的层电阻为ρ[Ω]，每单位面积的电容量为C[F/m²]时，可给出角频率ω[rad/s]的信号的有效传递距离(有效通信距离)D[m]如下：

$D=\sqrt{\frac{1}{\mathrm{\ρC\ω}}}$

这样，就能根据通信层36的电阻和电容决定通信设备的有效通信距离。因此，通过适当设定通信层36的电阻和电容，可实现所要的有效通信距离。

尤其在链接传递型通信方式中，由于能在与邻域的通信元件200之间进行信号收发即可，最好尽可能将有效通信距离设定得短。例如在通信装置100内，以通信元件200之间的距离为10cm以内的密度配置多个通信元件200时，最好设定通信层36的电阻和电容，使有效通信距离为10cm左右。将有效通信距离设定得短，可减小对其它通信元件200的干扰和不必要的耗电。

用数学公式说明上面的原理。为了使说明简单，取为1维的问题，并设位于原点的微小电极上施加的电压V为

V＝V₀exp(jωt)

则位置x上的电压V可表示为

$V=V_0\exp (-\frac{1+i}{\sqrt{2}}\·\frac{1\×1}{D})\exp \left(\mathrm{j\ωt}\right)$

图7是纵轴为V/V₀的实数部分、横轴为x/D的曲线，示出电荷储存型通信设备中的电压与通信距离的关系。显然，电压的振幅随着离开原点，按指数函数减小，因而可忽略对超过有效通信距离D大的距离的影响。因此，根据通信元件200的密度设定好该有效通信距离，可实现高效率的通信。

图8示出通信装置100的剖面，用于说明另一例实现局部通信的通信设备的结构。此通信设备利用开关动作使通信元件200导通，并利用其压降发送信号，因而也可将该通信设备称为“电流扩散型”通信设备。这种叫法所授予的名称目的在于与前面阐述的“电荷储存型”通信设备进行区别，使说明方便，图8所示的通信设备的特性和组成并不受此名称的含义限定。

图8(a)示出一例电流扩散型通信设备的结构。此通信设备具有第1信号层20和第2信号层30、以及电连接这些层的通信元件200。第2信号层30可以是接地层。利用具有高于第1信号层20和第2信号层30的电阻值的高电阻层40，使这些层导通。具体而言，在通信元件200的周围设置高电阻层40，将该通信元件200和高电阻层40夹在第1信号层20和第2信号层30之间。相对于第1信号层20和第2信号层30的电阻值适当设定高电阻层40的电阻值，或者使通信元件200的2个电极之间在元件内部以适当的电阻值经常导通，从而能将有效通信距离设定成到达邻域的通信元件的短距离，使通信元件200内利用开关动作使第1信号层20和第2信号层30导通时，发送的信号不扩散到远处。

图8(b)示出另一例电流扩散型通信设备的结构。此通信设备具有第1信号层20和第2信号层30、以及电连接这些层的通信元件200。第2信号层30可以是接地层。使第1信号层20和第2信号层30绝缘，第1信号层20电连接具有高于第1信号层20的电阻值的高电阻层42，该高电阻层42电连接给通信元件200供电的电源层44。如该图所示，第1信号层20上依次层叠高电阻层42和电源层44。通过使第1信号层20与第2信号层30绝缘，能避免在这些层之间恒定流通电流。形成第2信号层30和电源层44，使其电阻值非常小。

根据有效通信距离设定第1信号层20的电阻值。即，可通过将第1信号层20的电阻设定得在与高电阻层42的关系方面适当，可设定电流的扩散范围。每单位面积上，高电阻层42的纵向阻抗大于第1信号层20与第2信号层30和电源层44之间的静电容所形成的阻抗Z时，根据第1信号层20的电阻和阻抗Z决定扩散距离。

用数学公式说明上面的原理。为了说明简单，设第1信号层20的厚度薄到能忽略的程度。使第1信号层20与电源层44之间的静电容和第1信号层20与第2信号层30之间的静电容的总和为C[F/m²]，高电阻层42的电阻率和厚度分别为η[Ωm]和d[m]，第1信号层20的层电阻为ρ[ω]，角频率为ω[rad/s]时，第1信号层20的电位V(x，y)的非恒定分量满足下面的公式：

$C=\frac{\∂}{\∂t}V+\frac{1}{\mathrm{\ηd}}V=(\mathrm{j\ωC}+\frac{1}{\mathrm{\ηd}})V=\frac{1}{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\ΔV}$

因此，在ηd＜1/ωC(电流扩散条件)时，1/ηd的贡献起支配性作用，能实现电流扩散型的信号传递。将此当作1维问题，则相对于处在原点的微小电极上施加的电压V＝V₀exp(jωt)，位置x上的电压V可表示为

$V=V_0\exp (-\frac{1\×1}{D})\exp \left(\mathrm{j\ωt}\right)$

从这公式可知，在信号到达的范围内不产生信号相位滞后。这里，有效通信距离D为

$D=\sqrt{\frac{\mathrm{\η\α}}{\mathrm{\ρ}}}$

通过适当设定此公式中包含的各要素，例如第1信号层20的电阻，可获得所要的有效通信距离。

图8(c)示出另一例电流扩散型通信设备的结构。此通信设备具有第1信号层20和第2信号层30、以及电连接这些层的通信元件200。使第1信号层20和第2信号层30绝缘，第1信号层20电连接具有高于第1信号层20的电阻值的高电阻层42，该高电阻层42电连接给通信元件200供电的电源层44。同样，第2信号层30电连接具有高于第2信号层30的电阻值的高电阻层46，该高电阻层46电连接给通信元件200供电的电源层48。如该图所示，第1信号层20上表面依次层叠高电阻层42和电源层44，第2信号层30下表面依次层叠高电阻层46和电源层48。图8(b)所示的通信设备仅在通信元件200的1个面上形成叠层结构，但如图8(c)所示，也可在通信元件200的2个面形成上下对称的叠层结构。各层的结构和特性，如图8(b)中所说明。

图9用于说明电流扩散型通信设备发送信号的原理。主电容器34储存驱动整个通信元件200所需的电荷。通信层36以图解示意状表示第1信号层20和第2信号层30(参考图8)。此通信元件200利用开关32的开关动作，使电极之间的阻抗变化，以发送信号。由处理部60(参考图4)按规定的定时使开关32通断。也可用此方式驱动电荷储存型通信设备。

开关32闭合时，第1信号层20与第2信号层30短路。结果，在第1信号层与第2信号层之间产生电压降，邻域的通信元件受到此影响，将该电压降作为信号识别。如上文所述，链接传递型通信方式中，此电压降的影响传到邻域的通信元件就可以，不需要传到位于远处的通信元件。将有效通信距离设定为位于邻域的其它通信元件的距离的程度，能减小耗电，还能减小对其它通信元件的干扰。

接着，说明对通信元件200供电的方法。作为其一种方法，如图8(b)所示，可通过将通信设备形成多层结构，从电源层44对通信元件200供电。使高电阻层42介入通信元件200与电源层44之间，能对低电阻的电源层44全面供给电荷。因此，可对分布在整个通信装置100中的通信元件200的电容器稳定地充电。

图10示出对通信元件供电的另一组成结构。此例子中，通信装置100上形成供电线52和馈电点54，从供电线52经馈电点54对通信装置100内的通信元件供电。作为这种供电方法，例如可在时间上划分通信元件的信号收发时间段和充电时间段。某通信元件发送信号时，使周围元件的端子之间保持高阻抗，而在供电时，停止全部元件的信号发送，对通信元件的电容器同时充电。尤其在通信元件具有由第1信号层和第2信号层组成的2层结构，而不采取包含电源层的多层结构的情况下，也可形成这种供电线52。

至此，通过图5至图10说明了通信设备的具体结构，但通信设备不限于上述结构，只要能在与周边的通信元件之间收发信号，各种结构均可。下面详细说明使用进行局部通信的通信设备的链接传递型通信方式。

本实施方式中，链接传递型的通信算法存在“逻辑波动传播模式”和“地址链接传递模式”。逻辑波动传播模式是从发送源的通信元件对全部通信元件广播信号的通信算法，地址链接传递模式是决定路由后，从发送源的通信元件将信号沿路由传到作为目的地的通信元件的通信算法。首先，说明逻辑波动传播模式。

图11用于说明通信装置中利用逻辑波动传播模式传播信号的状态。该图中，小圆表示通信元件，中央涂黑的圆表示作为信号发送源的通信元件。包围通信元件的同心圆表示接收信号的通信元件的区域。

逻辑波动传播模式中，正在等待信号的期间，全部通信元件监视周围的信号。接收信号的通信元件在存储器中存放该信号，并且以1/n的概率发送同一信号序列。预先设定发送概率1/n，以将信号可靠地传播给整个通信装置。各信号序列具有“信号ID”，通信元件收到具有相同信号ID的信号时，最好不进行该信号的传送。通过各通信元件执行以上的运作，如图中所示，任意通信元件产生的逻辑波动传播信号按大致同心圆状一直扩展，可传到整个通信装置。

接着，说明地址链接传递模式。

图12用于说明地址链接传递模式中的通信元件的分级结构。地址链接传递模式中，从通信管理功能低的开始，依次将多个通信元件分类成第1至第N的等级。2≤M≤N时，将第M级通信元件的配置密度设定得低于第(M-1)级通信元件。第M级通信元件管辖配置在离开其本身规定范围内的第(M-1)级通信元件，而且第M级通信元件至少具有第(M-1)级通信元件具有的管理通信所需的功能。这里，管辖意指进行其它通信元件的ID管理等。为了方便，可将管辖方的通信元件称为“主元件”，将被管辖方的元件称为“子元件”。进行通信处理时，第M级通信元件不仅作为第M等级的通信元件起作用，而且可作为第1至第(M-1)级的通信元件起作用。第M级通信元件作为某级通信元件起作用时，管辖配置在该级中设定的规定范围内的1级下的通信元件。第M级通信元件也可管辖处在其管辖下的第(M-1)级通信元件所管辖的第(M-2)级通信元件，但即使不管辖第(M-2)级通信元件时，也可通过对第(M-1)级通信元件进行适当的询问，掌握该第(M-2)级通信元件。

链接传递型通信装置中，全部通信元件将其有效通信距离设定成能与配置在周边的其它通信元件进行局部通信的程度。将通信元件分散配置成元件间隔大致为10cm时，通信元件的有效通信距离也被设定成10cm左右。

说明这时各级通信元件的配置间隔：最好以大致10cm的间隔配置第1级通信元件，并且把第M级通信元件的配置间隔配置成第(M-1)级通信元件的配置间隔的几倍。因此，第2级通信元件的配置间隔为几十cm左右。此配置间隔不必严格，掌握大致间隔即可。按最高密度配置第1级通信元件，把信号传到位于其周围达一定距离的其它通信元件，作为本通信装置中的信号传递的基本元件起作用。如上文所述，即使是第2级以上的通信元件，在信号的链接传递时，也能作为第1级通信元件起作用。考虑通信装置中的信号传递时，第1级通信元件可不具有管辖其它通信元件的功能。后面会说明，例如第1级通信元件周边配置传感器等的情况下，第1级通信元件具有管辖这些传感器的功能。

首先，说明通信装置中，分级结构的最高端上存在1个第N级通信元件时的通信算法。根据此通信算法，则发送源与发送目的处的通信元件的分级结构的高端存在共用的通信元件时，该高端的通信元件从发送源接收信号，编制到达发送目的处的路由，并传递信号。通信装置中，只存在一个分级结构最高端的第N级通信元件时，显然此第N级通信元件至少能成为高端的共用通信元件，因而此通信算法有效地发挥作用。

设第M级通信元件是信号发送源，则发送目的处属于自己的分级结构的低端时，自己编制到达发送目的处的路由，并发送信号。另一方面，发送目的处不属于自己的分级结构的低端时，对自己的主元件，即第(M+1)级通信元件，发送信号。该主元件证实发送目的处是否属于自己的分级结构低端，并在是其所属时，编制到达发送目的处的路由，在非其所属时，对进一步为自己的主元件的第(M+2)级通信元件发送信号。重复此作业，在信号传递到最高端的第N级通信元件时，第N级通信元件编制到达发送目的处的路由。根据此通信算法，某一第M级通信元件对另一第M通信元件的子元件发送信号时，采取的方法是：一旦对作为共用的主元件的第(M+1)级通信元件发送信号，该第(M+1)级通信元件就将其转发给其它的第M级通信元件。

另一方面，最高端的第N级通信元件存在多个时，也会产生发送源和发送目的通信元件处不属于1个第N级通信元件的等级内的情况。这时，第N级通信元件证实本级内不存在发送目的处的通信元件，则对另一第N级通信元件发送调查请求，查找将发送目的处的通信元件作为下级的第N级通信元件。查找的结果，作为发送源的高端元件的第N级通信元件决定到达作为发送目的处的高端元件的第N级通信元件的路由，并沿该路由发送信号。此通信算法不仅可用于最高端的第N级，而且可用于低端的通信元件级。即，根据此通信算法，某一第M级通信元件对另一第M级通信元件的子元件发送信号时，第M级通信元件可不通过第(M+1)级通信元件，而直接查找另一第M级通信元件，对该第M级通信元件发送信号。为了提高信号的传递效率，第M级通信元件可预先在高速缓存器等存储适当范围中存在的其它第M级通信元件的ID和路由等。作为发送源的高端元件的第N级通信元件设定到达发送目的处的路由时，产生图13所示的发送数据分组，以发送信号。

图13示出一例发送数据分组的结构。此发送数据分组用于传送(传递)信号，具有的数据项目为：

(1)命令

(2)接收ID

(3)发送目的处ID

(4)发送源ID

(5)等级数

(6)第N级内的链接数

(7)第N级内的路由数据

(8)第1级内的链接数

(9)第1级内的路由数据

(10)发送数据

可将这种发送数据分组称为“传送数据分组”。虽然省略示出，但该发送数据分组还包含第2至第(N-1)级的各级内的链接数和路由数据。下面说明各数据项目的内容。已说明在有多个第N级通信元件的环境中，发送源的等级高端的第N级通信元件与发送目的处的等级高端的第N级通信元件不同时，由第N级通信元件产生此发送数据分组。发送源的通信元件和发送目的处的通信元件属于一个第(N+1)级通信元件的等级时，此第(N+1)级通信元件也产生图13所示的发送数据分组。

命令指示发送数据分组的处理方法。上文的例子是用于传送信号的传送数据分组，因而此命令中记述有关传送指示的编码等。接收ID是应接着接收此发送数据分组的通信元件的ID。发送目的处ID是作为发送数据分组最终目的地的通信元件的ID。发送源ID是作为数据信号发送源的通信元件的ID。等级数是参与信号传递的通信元件的等级数，此项目中记述“N”。

第N级内的链接数是到达最终目的地的路由中存在的第N级通信元件的链接数，第N级内的路由数据是到达最终目的地的路由中存在的第N级通信元件的ID和顺序所涉及的数据。具体而言，第N级内的路由数据对能以何种顺序通过第N级通信元件，以到达管辖最终目的地的第N级通信元件，按顺序排列并记述该元件的ID。作为经由地的第N级通信元件，接收此数据分组时，从第N级内的路由数据删除自己的ID，并使第N级内的链接数减1。

同样，2≤M≤N时，第(M-1)级内的路由数据对能以何种顺序通过第(M-1)级通信元件，以到达下一第M级以上的通信元件，按顺序排列并述该元件的ID，第(M-1)级内的链接数是该ID的个数。具体而言，第1级内的链接数是到达其后第2级以上的通信元件的路由中存在的第1级中的通信元件的链接数，第1级内的路由数据是到达其后第2级以上的通信元件的路由中存在的第1级通信元件的ID和顺序所涉及的数据。没有后续第2级以上的通信元件时，第1级内的路由数据是到达最终目的地的路由中存在的第1级通信元件的ID和顺序所涉及的数据。发送数据是应传递的数据。

图14概念性示出各级内的路由数据。此例子中，将等级数设定为3，并假设将信号从左端的第3级通信元件发送到右端的到第3级通信元件的情况。

第3级中，信号从左端的第3级通信元件，经中央的第3级通信元件，传到右端的第3级通信元件。因此，将中央和右端的第3级通信元件的ID按此顺序排列，以构成第3级内的路由数据。

第2级中，将信号从左端的第3级通信元件中继到位于中央的后续第3级通信元件时，信号经过这些第3级通信元件之间存在的3个第2级通信元件。因此，将3个第2级通信元件的ID和中央的第3级通信元件的ID从左开始，依次排列，以构成第2级内的路由数据。

第1级中，将信号从左端的第3级通信元件中继到后续的第2级通信元件时，信号经过这些通信元件之间存在的3个第1级通信元件。因此，将3个第1级通信元件的ID和后续的第2级通信元件的ID从左开始，依次排列，以构成第1级内的路由数据。

第M级通信元件把到达自己管辖的第(M-1)级通信元件的路由作为经过其它第(M-1)级通信元件的路由存储到存储器。第M级通信元件还把到达配置在离开本身规定范围内的其它第M级通信元件的路由作为经过第(M-1)级通信元件的路由存储到存储器。这里，第M级通信元件也能作为第2至第(M-1)级的通信元件起作用，并且在作为某一层的通信元件起作用时，管辖该层中设定的规定范围内配置的1级下的通信元件。例如作为第2级通信元件起作用时，第M级通信元件把到达作为第2级通信元件管辖的全部第1级通信元件的路由当作经过第1级通信元件的路由存储到存储器。具体而言，将到达某一第1级通信元件的路由定为经过多个第1级通信元件的路由。参考图14，左端的第3级通信元件作为第3级通信元件管辖第2级通信元件时，掌握到达这些第2级通信元件和相邻的中央的第3级通信元件的路由；作为第2级通信元件管辖第1级通信元件时，掌握到达这些第1级通信元件和相邻的第2级通信元件的路由。

反之，第(M-1)级通信元件将到达管辖其本身的第M级通信元件的至少一部分路由作为经过其它第(M-1)级通信元件的路由存储到存储器。即，子元件识别经其它子元件往主元件的路由。

数据信号的发送数据分组中包含用于到达作为最终目的地的通信元件的各等级内的路由数据，并根据参与信号传递的各通信元件适当更新此路由数据。第M级通信元件设定第(M-1)级内的路由数据。

发送数据分组中还包含识别下一应接收发送数据分组的通信元件的接收ID，各通信元件根据此接收ID，判断此信号是否对自己的。通信元件根据此接收ID，接收发送数据分组时，设定下一应接收发送数据分组的通信元件的接收ID，以对发送数据分组进行发送。路由数据中包含下一应接收的通信元件的ID，通信元件从路由数据中提取此ID，以设定接收ID。这样，各通信元件接收发送数据分组时，更新路由数据，并将该发送数据分组按序传送下去。

图15是用于说明地址链接传递模式中，从发送源的通信元件对其主元件传递信号的状况的说明图。全部通信元件具有识别自己用的ID。后面阐述此ID的设定方法，下文将各通信元件具有ID作为前提，说明信号传递中，从发送源对其本身的上级通信元件传递信号的通信算法。这里仅示出参与通信的通信元件，但希望留意的是，实际通信装置中还分散配置其它通信元件。为了便于理解，说明将等级数3(即第3级通信元件)作为最高等级设定的情况。下面，具体说明从ID1的第1级通信元件将信号传到另一第1级通信元件的例子。

首先，第1级通信元件(ID1)对自己的主元件，即第2级通信元件(ID2-1)，发送信号。第1级通信元件(ID1)在存储器中存储经其它第1级通信元件到达作为自己的主元件的第2级通信元件(ID2-1)的至少一部分路由。这里把第1级通信元件(ID1)往第2级通信元件(ID2-1)的路由设定成从第1级通信元件(ID1)中继第1级通信元件(ID2)和第1级通信元件(ID3)，到达第2级通信元件(ID2-1)，第1级通信元件(ID1)可至少识别此路由中传递直接信号的第1级通信元件(ID2)。同样，第1级通信元件(ID2)也识别至少一部分往作为自己的主元件的第2级通信元件(ID2-1)的路由。将此路由设定成从第1级通信元件(ID2)中继第1级通信元件(ID3)到达第2级通信元件(ID2-1)。第1级通信元件(ID2)可至少识别此路由中传递直接信号的第1级通信元件(ID3)。同样，第1级通信元件(ID3)识别可直接将信号传到第2级通信元件(ID2-1)的情况。

在到达作为主元件的第2通信元件(ID2-1)的路由中，第1级通信元件(ID1)仅识别第1级通信元件(ID2)时，第1级通信元件(ID1)将信号传到第1级通信元件(ID2)，第1级通信元件(ID2)检测出此信号是应传到作为主元件的第2级通信元件(ID2-1)的信号，并传到第1级通信元件(ID3)。同样，第1级通信元件(ID3)也将此信号传到第2级通信元件(ID2-1)。这样，子元件在往主元件的传递路径中，仅识别下一传递信号的同级子元件时，接收信号的子元件在本身识别的子元件的接收地址上改写信号去处后，传递信号。

另一方面，第1级通信元件(ID1)识别到达主元件的路由中的全部第1级通信元件的ID和顺序时，第1级通信元件(ID1)可产生并发送用于规定路由中的第1级通信元件的ID和顺序的信号数据分组。第1级通信元件(ID1)设定到达第2级通信元件(ID2-1)的路由，因而能减轻对信号进行中继的第1级通信元件(ID2)和第1级通信元件(ID3)的处理负担，可实现高速通信。

第2级通信元件(ID2-1)接收信号时，参照存储器存储的表调查作为此信号的最终目的地的第1级通信元件(例如ID17)是否处在自己的管辖下。第2级通信元件在存储器存储处在自己管辖下的全部第1级通信元件的ID和路由，如果发送目的处的通信元件处在自己的管辖下，就从存储器读出其路由，把信号传到最终目的地。

作为最终目的地的第1级通信元件(ID17)不在自己的管辖下时，第2级通信元件(ID2-1)对作为自己的主元件的第3级通信元件(IDmax)传送信号。第2级通信元件(ID2-1)预先在存储器存储往自己的主元件的路由。对与主元件之间的第1级通信元件进行中继的路由的载送方法如上文所述。这样，就将信号发送到最高等级的第3级通信元件(IDmax)。第3级通信元件(IDmax)设定到达第1级通信元件(ID17)的路由，并发送信号。

图16是用于说明地址链接传递模式中，从高端通信元件对发送目的处的通信元件传递信号的状况的说明图。图15中，将信号传送到第3级通信元件(IDmax)时，该第3级通信元件(IDmax)编制经过自己管辖下的第2级通信元件的路由。图中所示的例子中，作为第2级内的路由，设定依次排列第2级通信元件(ID2-2)、第2级通信元件(ID2-3)、第2级通信元件(ID2-4)的路由，并且作为第1级内的路由，设定依次排列从第3级通信元件(IDmax)到第2级通信元件(ID2-2)的第1级通信元件的路由。第3级通信元件(IDmax)也可不掌握第2级通信元件(ID2-4)到作为最终目的地的第1级通信元件(ID17)的路由，第2级通信元件(ID2-4)可在后面设定该路由。同样，第3级通信元件(IDmax)也可不掌握第2级通信元件之间的第1级通信元件的路由，各第2级通信元件可在后面设定该路由。此通信算法中，高端的通信元件管理低端的通信元件，并设定路由。

图17是用于说明地址链接传递模式中，不经过管理用的高端通信元件而对发送目的处的通信元件传递信号的状况的说明图。此例子中，使信号不经过第3级通信元件而从第2级通信元件ID2-1经由第2级通信元件传到第1级通信元件ID17。为了方便，说明将等级数取为2的情况，即第2级通信元件为最高等级的情况。此通信算法能与结合图16说明的通信算法并用，这时通信装置中存在第3级以上的通信元件。为了说明方便，连续示出第1级通信元件和第2级通信元件，实际的通信装置中可随机设定ID。

第2级通信元件(ID2-1)查找由哪个第2级通信元件管辖作为此信号最终目的地的第1级通信元件(ID17)。首先，第2级通信元件(ID2-1)参照存储器中存储的表调查第1级通信元件(ID17)是否处在自己的管辖下。第2级通信元件预先在存储器存储处在自己管辖下的全部第1级通信元件的ID和路由，如果发送目的处的通信元件处在自己的管辖下，就从存储器读出其路由，并且将信号传到最终目的地。

作为最终目的地的第1级通信元件(ID17)不在自己的管辖下时，第2级通信元件(ID2-1)对位于管辖范围的其它第2级通信元件发送调查是否管辖第1级通信元件(ID17)的请求。图17中为了说明方便，仅示出1个第2级通信元件(ID2-2)，实际上第2级通信元件(ID2-1)的管辖范围存在多个第2级通信元件，并且第2级通信元件(ID2-1)对处在其管辖下的全部第2级通信元件发送调查请求。收到调查请求的各第2级通信元件分别参照存储器中存储的表调查第1级通信元件(ID17)是否在自己的管辖下。调查经过证实不在自己的管辖下时，各第2级通信元件对第2级通信元件(ID2-1)报告该调查结果。

第2级通信元件(ID2-1)接收此调查报告后，对其本身管辖下的多个第2级通信元件指示给它们管辖下的第2级通信元件发送调查请求，以进一步扩大调查范围。这样，就在第2级通信元件的级内链接传递调查请求。最后，在将调查请求从第2级通信元件(ID2-2)通过第2级通信元件(ID2-3)传到第2级通信元件(ID2-4)时，判明第1级通信元件(ID17)在第2级通信元件(ID2-4)的管辖下，并且第2级通信元件(ID2-4)将该证实结果送回第2级通信元件(ID2-1)。由此，第2级通信元件(ID2-1)识别第1级通信元件(ID17)的大致位置，而且取得到达第2级通信元件(ID2-4)的路由，作为经过第2级通信元件的路由。在第1级实现信号的传送处理，但第2级通信元件(ID2-1)不必具有涉及其本身管辖范围以外的第1级通信元件的信息，可从第2级通信元件(ID2-4)掌握到达第1级通信元件(ID17)的路由。

此通信算法可与图16中说明的通信算法并用。例如，图17的通信算法中，可在第2级通信元件(ID2-1)的规定距离内不存在第2级通信元件(ID2-4)时，对第3级通信元件(IDmax)发送数据分组，依靠第3级通信元件(IDmax)编制路由。

这些第2级通信元件(ID2-1)设定往第2级中的第2通信元件(ID2-4)的路由数据和往第1级中的第2级通信元件(ID2-2)的路由数据，并产生发送数据分组。具体而言，往第2级中的第2级通信元件(ID2-4)的路由数据是指依次排列第2级通信元件(ID2-2)、第2级通信元件(ID2-3)、第2级通信元件(ID2-4)的数据，往第1级中的第2级通信元件(ID2-2)的路由数据是指依次排列第1级通信元件(ID4)、第1级通信元件(ID5)、第1级通信元件(ID6)、第1级通信元件(ID7)、第2级通信元件(ID2-2)的数据。

图18(a)示出第2级通信元件(ID2-1)产生的传送数据分组的结构。数据项目的详细内容，希望参考图13的相关说明。数据项目(1)记述编码“0001”，由该编码表示是传送指示。数据项目(2)记述“ID4”，由该ID识别下一应接收数据分组的通信元件。每次通信元件接收此数据分组，更新此数据项目(2)。数据项目(3)记述“ID17”，由该ID识别数据分组的最终目的地。数据项目(4)记述“ID1”，由该ID识别信号的发送源。数据项目(5)记述“2”，由该数字识别等级数。

数据项目(6)记述“3”，由该数字识别第2级内的链接数。数据项目(7)记述“ID2-2、ID2-3、ID2-4”，由这些ID和记述顺序，识别第2级内的路由。每次第2级通信元件接收此数据分组，更新数据项目(6)和(7)。数据项目(8)记述“5”，由该数字识别第1级内的链接数。数据项目(9)记述“ID4、ID5、ID6、ID7、ID2-2”，由这些ID和记述顺序，识别到达下一第2级通信元件的第1级内的路由。数据项目(9)的末尾记述的ID，除该元件为第1级的最终目的地的情况外，均为第2级以上的通信元件的ID。每次第1级通信元件接收数据分组，更新数据项目(8)和(9)。

在离开第2级通信元件(ID2-1)的有效通信距离内发送图18(a)所示的传送数据分组。结果，第1级通信元件(ID4)根据数据项目(2)的接收ID(ID4)，接收此传送数据分组，更新规定的数据项目的内容，并且将传送数据分组发送到第1级通信元件(ID5)。

图18(b)示出第1级通信元件(ID4)产生的传送数据分组的结构。第1级通信元件(ID4)参照数据项目(9)(参考图18(a))，在数据项目(2)写入作为下一应接收的通信元件的ID的“ID5”。同时，第1级通信元件(ID4)从数据项目(9)删除数据项目(9)的始端中记述的其本身的ID，并使数据项目(8)的第1级内的链接数减1。第1级通信元件(ID4)利用以上的传送处理产生并发送传送数据分组。此传送数据分组由多个第1级通信元件中继，沿第1级内的路由数据所指示的路由，供给多个第2级通信元件(ID2-2)。

图18(c)示出第2通信元件(ID2-2)产生的传送数据分组的结构。第2通信元件(ID2-2)参照数据项目(9)，识别其本身为第1级内路由数据的末尾元件时，在数据项目(7)中删除其本身的ID，并且在数据项目(9)中写入到第2级通信元件(ID2-3)的第1级内的路由数据。具体而言，在数项目(9)写入“ID8、ID9、ID10、ID11、ID2-3”，作为第1级内的路由数据，并且将数据项目(8)的第1级内的链接数设定为“5”。又将数据项目(6)的第2级内的链接数设定为“2。”同时，在数据项目(2)中写入作为下一应接收的通信元件的ID的“ID8”。第2通信元件(ID2-2)利用以上的传送处理产生并发送传送数据分组。将此传送数据分组沿第1级内的路由数据所指示的路由，供给第2通信元件(ID2-3)。重复进行以上的传送处理，将传送数据分组供给第2通信元件(ID2-4)。

图18(d)示出第2通信元件(ID2-4)产生的传送数据分组的结构。第2通信元件(ID2-4)参照数据项目(9)，识别自己在第2通信元件(ID2-3)至第2通信元件(ID2-4)的路由中，是第1级内的路由数据的末尾元件时，在数据项目(7)中删除其本身的ID，并且将数据项目(6)的第2级内的链接数设定为“0”。此后，在数据项目(9)写入到达作为最终目的地的第1通信元件(ID17)的第1级内的路由数据。具体而言，数据项目(9)中写入“ID16、ID17”，作为第1级内的路由数据，并且将数据项目(8)的第1级内的链接数设定为“2”。同时，在数据项目(2)写入作为下一应接收的通信元件的ID的“ID16”。然后，第2通信元件(ID2-4)发送此传送数据分组。将该传送数据分组沿第1级内的路由数据所指示的路由，供给第1级通信元件(ID17)。

利用以上的运作，将发送数据传到最终目的地。此例子中，说明了通信装置的等级数为2的情况，但等级数不限于此，即使为3以上也能实现相同的数据传递功能。

至此，以各通信元件具有ID，主元件预先识别到达全部子元件的路由，并且子元件预先识别往主元件的路由为前提，说明了地址链接传递模式的通信装置的通信算法。下面，对本实施方式的通信装置说明一种算法，该算法对各通信元件设定ID，而且自发取得至通信元件自己的子元件的路由和至主元件的路由。

通信装置的电源接通时，全部通信元件产生规定位数的随机数，作为ID，存到存储器。此位数最好足够多，以便使各通信元件之间偶然相同的可能性小。利用预先编入的程序将各通信元件分类到各级。这时，关于在自己的周围存在什么通信元件方面，没有任何信息。

首先，第2级通信元件发送“邻域应答请求”。第1级通信元件接收此邻域应答请求时，对第2级通信元件送回其本身的ID。利用第1级通信元件的ID，作为暂定识别第1级通信元件的信息。这里，第2级通信元件，其含义为能实现作为第2级通信元件的功能的通信元件，作为也包含第3级以上的通信元件的概念使用。如上文所述，将各通信元件的有效通信距离设定成能到达其本身周边配置的其它通信元件的程度，因而仅配置在第2级通信元件周边的第1级通信元件能接收“邻域应答请求”。第2级通信元件把送回此ID的第1级通信元件作为“距离1的通信元件”记录到存储器，并按送回的从顺序重新分配ID。该分配的ID与作为主元件的第2级通信元件的第2级内的ID合在一起，成为第2级以下的等级的ID。然后，重复3次邻域应答请求，并且将有2次以上回送的第1级通信元件确定为“距离1的通信元件”。这样连续对每一级分配ID，直到最高级。最后，连最高级的ID都合在一起，成为该通信元件在通信装置中的ID。

图19示出邻域应答请求数据分组的组成。此数据分组具有“命令”、“该应答的元件的级数”、“主元件”等数据项目。具体而言，“命令”中记述邻域应答请求码，例如“0010”。由于是对第1级通信元件的命令，在“该应答的元件的级数”中记述“1”。在“主元件ID”中记述发送邻域应答请求的第2级通信元件的ID。

此后，第2级通信元件对设定ID的“距离1的通信元件”发送“邻域调查请求”。收到此邻域调查请求的第1级通信元件发送邻域应答请求，调查周边第1级通信元件的存在。周边的第1级通信元件接收此邻域应答请求时，对发送邻域应答请求的第1级通信元件送回其本身的暂定ID。收到来自周边的第1级通信元件的应答的第1级通信元件对第2级通信元件发送此应答，第2级通信元件受理此应答，将送回ID的第1级通信元件设定为“距离2的通信元件”，并分配新的ID。已被第2级通信元件设定新ID的第1级通信元件最好不应答此邻域应答请求。这样，第2级通信元件就在存储器中记录远达距离2的第1级通信元件的ID和路由。第2级通信元件反复发送邻域调查请求，使其本身设定ID并进行管辖的第1级通信元件的数量增多起来，而且依次设定与其本身管辖的第1级通信元件之间的路由。

图20示出邻域调查请求数据分组的组成。此数据分组具有“命令”、“接收ID”、“该应答的元件的级数”、“主元件ID”、“第1级内的链接数”、“第1级内的路由数据”等数据项目。具体而言，“命令”中记述邻域调查请求码，例如“0110”。由于是对第1级通信元件的命令，在“该应答的元件的级数”中记述“1”。在“主元件ID”中记述发送邻域应答请求的第2级通信元件的ID。“接收ID”、“第1级内的链接数”、“第1级内的路由数据”如结合图13所说明。记述在第1级内路由数据的末尾的第1级通信元件接收此邻域调查请求时，对周边发送邻域应答请求。

在对第1级通信元件设定新ID的阶段，第2级通信元件利用“邻域复制请求”，对成为子元件的第1级通信元件传递并使其记录“从主元件至该元件的路由”和“链接次数”。

图21示出邻域复制请求数据分组的组成。此数据分组具有“命令”、“接收ID”、“主元件ID”、“第1级内的链接数”、“第1级内的路由数据”、“数据”等数据项目。在“命令”中记述邻域复制请求码，例如“1000”。“接收ID”中记述设定的ID，“数据”中记述“从主元件至该元件的路由”和“链接次数”。第1级通信元件接收邻域复制请求时，利用“调查报告”将该信息发送到作为主元件的第2级通信元件。

图22示出调查报告数据分组的组成。此数据分组具有“命令”、“接收ID”、“主元件ID”、“第1级内的链接数”、“第1级内的路由数据”、“实主与非实主类别”、“发送源ID”等数据项目。在“命令”中记述调查报告码，例如“1001”。在“主元件ID”中记述设定ID的第2级通信元件的ID。“接收ID”、“第1级内的链接数”、“第1级内的路由数据”如上文所述。“发送源ID”记述由主元件新设定的ID。后面说明实主、非实主。

收到调查报告的第2级通信元件发送“链接证实通知”。收到此链接证实通知的第1级通信元件确定成为主元件的第2级通信元件的ID和路由，将其记录到存储器。虽然概率非常小，但也设想多个第1级通信元件的ID为相同的情况。因此，作为主元件的第2级通信元件在从具有相同ID的第1通信元件收到两次不同的路由报告时，发送“链接ID更改请求”，以更改一个第1级通信元件的ID。

图23示出链接证实通知数据分组的组成。此数据分组具有“命令”、“接收ID”、“主元件ID”、“第1级内的链接数”、“第1级内的路由数据”的数据项目。在“命令”中记述链接证实通知码，例如“1010”。

图24示出链接ID更改请求数据分组的组成。此数据分组具有“命令”、“接收ID”、“主元件ID”、“第1级内的链接数”、“第1级内的路由数据”、“新ID”的数据项目。在“命令”中记述链接ID更改请求码，例如“1011”。“新ID”是为了避免ID重复而设定的ID。

第1级通信元件在确定自己的主元件后，应答来自其它第2级通信元件的命令。把首先确定的主元件称为“实主”，第1级通信元件对实主以外的第2级通信元件通知已经存在实主。第2级通信元件把将其本身作为实主的第1级通信元件登记为“实子”。

利用上述过程，第2级通信元件形成把远达距离L的第1级通信元件作为子元件的分级结构。该第1级通信元件中也包含其它第2级通信元件。最后，第2级通信元件在实子以外的子元件中删除全部不包含在至别的第2级通信元件的路由内的子元件。

这样，第2级通信元件将位于规定距离内的第1级通信元件设定为子元件，并且在存储器中记录各子元件的ID和至各子元件的路由。所有的级中都进行此过程。第3级以上的第M级通信元件与第(M-1)级通信元件之间不发送邻域应答请求。此邻域应答请求是以周边通信元件直接接收为前提的信号，并且第3级以上的第M级通信元件与(M-1)级通信元件之间的距离比信号的有效通信距离长，因而第(M-1)级通信元件不能直接接收第M级通信元件发送的邻域应答请求。

第3级以上的第M级通信元件给相邻的第(M-1)级通信元件发送“链接邻域应答请求”。此相邻的第(M-1)级通信元件在第M级通信元件作为第(M-1)级通信元件，编制第(M-2)级通信元件的子元件表时，作为其本身的邻域中存在的第(M-1)级通信元件加以登记。从低等级开始，依次形成分级结构。收到此链接邻域应答请求的第(M-1)级通信元件对作为自己的子元件的其它第(M-1)级通信元件发送链接邻域应答请求。第3级以上的通信元件能作为第3级至其本身的级的各级通信元件起作用，并且作为各级的通信元件，发送链接邻域应答请求，分别设定管辖的1级下的通信元件和到达该通信元件的路由。

图25示出链接邻域应答请求数据分组的组成。此数据分组具有“命令”、“接收ID”、“发送目的处ID”、“该应答的元件的级数”、“主元件ID”、“第(M-1)级内的链接数”、“第(M-1)级内的路由数据”、……、“第1级内的链接数”、“第1级内的路由数据”等数据项目。

重复上述ID和路由的设定算法，直到第N级通信元件，从而产生通信元件的分级结构，并确定至子元件的路由和至主元件的路由。这样，本实施方式的通信装置就能自动设定各通信元件的ID和至各通信元件的路由。尤其在导电层上随机配置未预先设定ID的通信元件的情况下，此自动设定算法非常有用。利用此ID和路由的自动设定算法，即使在产生通信元件故障和导电层断裂等时，也可适当改变ID和路由，使通信功能恢复，因而能解决已有的因电路板等中布线断开而不能通信的课题。

例如，使用此通信技术时，通过使具有在规定的有效通信距离内传递信号的通信功能的多个电路元件分散配置在导电性电路板上，可进行电路元件的安装。由于不形成布线，能任意设定电路元件的载置部位。可避免已有的布线面积大的问题。

实施方式2

接着，说明此通信装置添加传感器功能的本发明实施方式2。下面示出在此通信装置装载触觉传感器，将本发明的通信装置用于人造皮肤等用途的具体例子。只要是本领域的技术人员就可容易理解，装载于通信装置的传感器除了触觉传感器以外，还可以是温度传感器、听觉传感器等各种各样的传感器。

作为一个例子，把触觉传感器配置在实施方式1的通信装置中第1通信元件的周边。在通信装置中，触觉传感器作为第0级通信元件起作用，可以没有信号的传送处理等功能。触觉传感器将配置在其本身周边的第1级通信元件作为主元件，设定成能在与该主元件之间进行通信。触觉传感器具有与各通信元件相同的有效通信距离，能直接将信号传到作为主元件的第1级通信元件。应用于人造皮肤时，最好将触觉传感器的配置密度设定得高于第1级通信元件的配置密度，尽可能贴近人类肌肤的感觉。通过第1级通信元件发送邻域应答请求，并依次对响应该请求的触觉传感器分配新的ID，设定触觉传感器的ID。触觉传感器的面积小的情况下，可用主计算机代替第1级通信元件这一主元件。此时，主计算机与触觉传感器的通信相当于直接传递型通信方式。下面说明能用于实施方式2的触觉传感器。

实施方式2涉及检测出与对象体接触而产生的压力分布并且由该分布检测出对象体的触感和滑移等运动的触觉传感器，属于机器手的触觉传感器、宠物机器人和护理机器人的人造皮肤、质感等的感性评价用传感器、检测出触感并且在触感显示器上使人们体验的虚拟真实的技术领域。

作为触觉传感器，已提出薄膜状感压传感器阵等许多方法，但还没有能检测出与人的触感等同的信息的设备。其主要原因是由于不能实现按高密度检测出应力分布而且可伸缩的柔软传感器。

作为解决此问题的方法，提出特开平11-245190号公报“触觉传感器和触觉检测系统”等，但此方法通过自由空间给触觉传感器供电，并且进行信号发送，因而这种情况下的能量损耗大。此外，其本身成为对其它传感器和通信的噪声源。

触觉传感器的制作中，需要以高密度在大范围配置检测皮肤形变的微小传感器元件。然而，从各元件读出信号用的布线容易因形变而破损，还使触觉传感器本身的柔软性受损。此外，也难以高SN比读出来自小元件的信号。

实施方式2鉴于上述情况，其目的为提供一种触觉传感器，具有用于从各元件读出信号的耐形变的导电结构，而且能以高SN比读出来自小元件电信号。

根据实施方式2，利用以下那样的触觉元件解决已有的问题：一种触觉芯片，可在元件内部的电路将检测出的触觉信号编码，并能将其作为串行信号送出。触觉芯片的表和里各具有1个电接点，它们分别连接2层的导电橡胶状弹性体。可将全部触觉芯片连接共用的导电橡胶，用2块导电橡胶把所需数量的触觉芯片夹在中间，保持电接触，从而完成对各元件的电接触。各触觉芯片具有各自的ID，由连接2层导电橡胶的计算机指定触觉芯片，读出其数据。利用这种结构，可不对各元件进行单独布线，而从高密度配置的触觉元件读出数据。又由于在检测应力的部位将其编码并传送，能以高SN比进行测量。

下面，详细说明实施方式2。

图26是使用实施方式2的触觉芯片1以及导电橡胶2和3的触觉传感器的模式图。此触觉传感器具有把触觉芯片(下文也称为“触觉元件”)1夹在导电橡胶2和3中间的结构。触觉芯片1把来自外部的压力变换成电信号。主计算机4具有对导电橡胶2和3施加电压的功能。图27是触觉传感器的剖面图。在触觉芯片1的上表面和下表面设置电极6a和6b。电极6a和6b分别与导电橡胶2和3电接触。在导电橡胶2和3之间设置绝缘层7a，并且在导电橡胶2的上表面设置绝缘层7b。可使绝缘层7b的表面露出到外部。

接着，说明此触觉传感器总体的运作。

图28示出实施方式2的触觉传感器的计算机对各元件发送的信号电压和各元件的端子之间的输入输出阻抗。

图28(a)示出连接导电橡胶的计算机施加在该导电橡胶上的电压。图28(b)和图28(c)表示各触觉芯片的电极之间的输入阻抗和输出阻抗，电源接通时，全部芯片的2个端子之间的阻抗小，电流因施加电压而流入各芯片，储存运作用的能量。经过一定时间后，成为可运作状态，使连接2层导电橡胶2和3的计算机4发送16位的ID信号。

此例子中，设芯片的通信电路以5MHz进行工作，计算机与触觉芯片收发的信号为1MHz的信号。计算机的时钟与触觉芯片的时钟不同步，接通电源后，立即从计算机送出32个脉冲，各触觉芯片通过记录在该32个脉冲到来的期间计数的本身芯片上的时钟数，测量来自计算机的信号的时钟与本身的时钟的频率比。此运作在电源接通后只进行一次，以后用该频率比进行通信。

从计算机收到ID信号的触觉芯片在该ID与本身的ID不同时，如图28(b)所示，使端子间保持高阻抗不变，在接收下一ID信号前等待一定时间。收到的ID与本身的ID一致时，如图28(c)所示，发送保持的32位触觉数据。1块芯片接收ID，并发送信号所需的总时间为60微秒。此外，独立于通信地进行各元件的应力测量，并且每一毫秒更新芯片内部保持的数据。此通信方式相当于上述直接传递型通信方式。图29示出实施方式2的人造皮肤的构造原理。图29(a)用于说明直接传递型通信方式的信号发送原理。触觉元件1的顶面和底面具有电接点，电连接2层的通信层36。通过将触觉元件1内部的开关38开路、短路，使通信层36之间的电位变化，并发送信号。现假设人造皮肤的面积为S，通信层36之间的静电容为C[F]，则C＝ε₀S/d(d为通信层36的间隔)，因而设S＝0.1[m²]，d＝1[mm]，则C约为1[nF]。现设通信层36的面电阻(切出正方形时的对边之间的端电阻)为ρ，则在τ＝ρC以上的时间常数下，能用图29(b)那样的集中常数记述现象。图29(b)示出把通信层36的电位当作恒定的频率的等效电路。现设ρ＝100[Ω]，则τ＝0.1[μs]，因而如果人造皮肤的面积为30cm见方左右，则利用此方法从触觉元件1发送1MHz左右的信号，在通信层36的任意点都能观测该信号。

图29(c)示出触觉元件1的电路的基本组成。如图中所示，从信号层接收通过二极管使触觉元件1工作所需的电流i(以10MHz进行工作时，为30μW左右)。如果元件总数n＝1000，则全部元件在等待中消耗的电流ni＝30[mA]左右，此电流造成的通信层36之间的等效电阻为100[Ω]左右。例如各元件的输出为高电平的时间占总时间的a分之一时，高电平期间应流入全部元件的总电流J＝ni/a，如果减去此电流造成的电压降，也能在2层之间确保工作电压，则能同时进行信号收发和供电。

例如可按以下那样进行各元件与主计算机的通信。各元件一面使开关维持阻断状态，一面观测外部的信号。无信号时，信号层的电位为高电平，全部数据和命令原则上每m位(例如m＝4)为高电平。按照此规则确保对元件的供电。

M+1位以上的连续行成为其后从主计算机发送信号的标记。将该行后的第1下降沿后的16位作为地址数据，此数据与预先设定的本身的ID一致时，发送触觉数据。主计算机读入该数据。

由于主计算机发送的信号的时钟频率F与元件的时钟频率G(＞F)的比率存在波动，电源接通后立即利用以下的过程观测并保存F与G的比率。

图29(d)是检测电源接通的电路。此电路检测出电源接通后的状态，从该接通后状态开始，计数一定数量的输入脉冲。主计算机方在电源接通后，立即对通信层36施加通信时钟脉冲。对所规定数量的信号时钟脉冲计数的期间，同时对元件内部的时钟脉冲进行计数，并运算输入脉冲周期与本身的时钟周期的比率。然后，根据该比率，读取通信层36的信号。本身产生信号时，按与主计算机产生的周期相同的周期产生信号。

在A与G之间施加电压时，使C₁＜C₂，端子B首先为高电平，接着端子D的电位上升。与端子B的电位上升同时，使触觉元件1的时钟为“通”，在B和D均为高电平时，主电路工作。在B为高电平，且D为低电平时，预先起动时钟比率的运算，则电源接通后只执行一次时钟比率运算操作。

图30～图32示出触觉传感器芯片的结构和应力检测原理。其中，图30(a)是触觉芯片的侧视图，图30(b)是触觉芯片的分解图，图30(c)是LSI芯片1b的表面图和LSI芯片1b所添加部件的图。图30(a)中的d₁为100μm、d₂为100μm，图30(c)的d₃为3mm、d₄为1mm。图30(c)中示出电极6。

LSI芯片1b的表面形成E1至E4的4个电极，LSI芯片的内部与通信用数字电路一起编入图31所示的自激振荡电路。这样的LSI芯片1b的上表面连接金属制(磷铜制)的部件1a。

如图31所示，由LSI内部的开关选择电极E1至电极E4中的2个，连接振荡电路的端子S1和S2，并且用以金属部件1a为中介而在两电极之间产生的电容C和电路中的电阻R所提供的时间常数CR产生振荡。由于电容C取决于LSI上的电极与该电极所接合的金属部件1a的距离，知道此振荡电路的频率，就能获得所指定的电极与金属部件1a的距离。因而，由该距离可知相对于加给整个芯片的应力的金属部件1a的形变。电极E1至电极E4与LSI的接地层的电容大时，在各电极E_i与金属部件1a的对应区分别编入单独的振荡电路，从而在4个部位都可观测振荡频率。

用数学公式再次说明上面的测量原理。

现将电极E_i(i＝1~4)与金属部件1a之间的电容表示为C_i，并设振荡电路的端子S1和S2连接电极E_i和E_j。这时，可用下式给出端子S1和S2上连接的电容C：

    1/C＝1/C₁+1/C_j

振荡电路使用此电容C，以频率f_ij＝α/CR产生振荡。其中，α为常数。因此，设电极E_i与部件1a之间的平均距离为d_i，则可用下式给出S1和S2上连接E_i和E_j时的振荡频率：

   f_ij＝α/R·(1/ε₀S)·(d_i+d_j)

其中ε₀为空气的介电常数，S为各电极的面积。

因此，从该振荡频率可知选择的2个电极与金属部件1a的平均距离。

接着，如图31所示那样取x-y轴，并假设在金属部件1a的表面上提供p(x，y)的垂直应力分布。这时的平均应力p0及其x方向和y方向的微分p_x和p_y具有下式那样的与振荡频率的关系：

   p0＝-β(Δf₁₂+Δf₃₄)

   p_x≡-(/x)p＝-r(Δf₂₄+Δf₁₃)

   p_y≡-(/y)p＝-r(Δf₁₂+Δf₃₄)

Δf_ij是以应力不起作用时的振荡频率f_ij为基准时对该基准的变化量。通过减小连接部件1a和LSI芯片的部分的直径d₄(参考图30)，能使压力分布的空间微分p_x和p_y所对应的灵敏度相对于灵敏度p提高。试制的电路中，图31的电阻R为100kΩ，振荡频率为约10MHz。

如图32那样把触觉元件埋入。空洞1c中存在空气。触觉芯片1的厚度H有限时，p_x和p_y与对元件周围同样施加的剪切应力T_XZ和T_YZ成正比。作为基础实验，在通用电路板上形成电极E1～E4，并且在试制的LSI芯片1b上添加连接金属部件1a的结构件，图33中示出已证实的振荡电路工作的实验状况。该图33中，示出刚体壁8、柔软橡胶9、电路板10。d₅为10mm。

图34是LSI芯片的掩模图案(代用图)，图35(a)是从上方拍摄作为基础实验而在通用电路板上制成的电极E1～E4卸去部件1a的状态的照片(代用图)，图35(b)是拍摄电极E1～E4连接部件1a的状态的照片(代用图)。

图36是无负载时观测的振荡波形，横轴表示时间(μs)，纵轴表示电压(V)。

图37示出在结构件的表面设柔软体，并且对整个表面施加位移时观测的振荡频率。图37(a)示出在结构件表面设置厚度为3mm的柔软体(杨氏模量为4.4×10⁵Pa)，并且对整个表面施加垂直位移时观测的振荡频率f₁₃和f₂₄。可知垂直负载使金属部件1a与电极的距离整个减小，两个频率降低。图37(a)中，横轴表示Z位移[mm]，纵轴表示频率[MHz]。

图37(b)示出对表面施加水平方向(x方向)位移时观测的f₁₃和f₂₄。横轴表示X位移[mm]，纵轴表示频率[MHz]。将载物台往+x方向移动，从而使表面往左方向相对位移时，看到左侧电极所对应的振荡频率f₂₄降低、右侧电极所对应的振荡频率f₁₃升高的趋势。

图38示出对以上观测的频率画出f₁₃与f₂₄的和与差并加以变换所得的图形。图38(a)是横轴取Z方向位移并画出施加垂直位移时观测的f₁₃与f₂₄的和与差的图，图38(b)是横轴取X方向位移并画出在表面施加水平方向(x方向)位移时观测的f₁₃与f₂₄的和与差的图。图38(a)中，横轴表示Z位移[mm]，纵轴表示频率[MHz]。图38(b)中，横轴表示X位移[mm]，纵轴表示频率[MHz]。

施加垂直应力时，和信号变化，差信号不变；反之，施加水平应力时，和信号不变，差信号变化。

根据此结果，可知本触觉芯片分解并检测出垂直应力和剪切应力。

振荡频率的稳定性为：对1ms的观测时间，变化1kHz；误差率为0.01％。对弹性体表面的1mm位移，振荡频率约变化10％，可检测的最小表面位移为1μm。即，作为应力测量范围，能实现10位以上。

除这里示出的以外，导电橡胶2和3与触觉芯片1的连接方法还可考虑如图39那样在同一面配置芯片上的电极6a和6b，并且由针状凸起11a和11b确保与多层电接触的方法、图40那样在单一层的内部制作导电区图案的方法。图40中芯片电极与单一层内的多个导电区电接触。图39中，设置针状凸起11a和11b，以分别确保芯片上的电极6a和6b与导电橡胶层2和3电接触。在导电橡胶层3的下表面和上表面分别设置绝缘层7a和7b。图40中，示出单一橡胶层内的绝缘区12和单一橡胶层内的导电区13。

传感器片的面积大时，2层导电层之间的电容变大，因而有效的是即使在同一层内部，也将不需要导电的部分置换成非导电性材料。

此外，通过导电橡胶读出来自多个触觉芯片的信号，不用单独布线，因而能高密度配置触觉传感器，且仍然保持柔软性和坚固性。又，将局部检测出的形变数据编码后，进行信号发送，因而可SN比良好地读出触觉信号(实验中，测量范围为10位以上)。利用这点，有希望实现与人的触觉相同且柔软的传感器，可将该传感器覆盖在机器人的整个表面上。

根据实施方式2，能实现高密度配置多个触觉元件的柔软触觉传感器。

至此，已根据若干实施方式说明了本发明。这些实施方式为示例，本领域技术人员应理解其各组成要素和各处理过程组合可有各种变换例，而且这样的变换例也在本发明范围内。

生产事业上的可用性

综上所述，本发明可用于新通信装置和应用该装置的新触觉传感器。

Claims (44)

1.一种通信装置，具有与导电层或电磁作用传导层电连接的多个通信元件，其特征在于，各通信元件具有通过导电层对配置在其周围的其他通信元件传达信号的通信功能。

2.一种通信装置，具有分散配置的多个通信元件，其特征在于，将各通信元件的通信距离设定成能与配置在其四周的其他通信元件进行局部通信的范围内，并且通过这种局部通信在通信元件之间顺序传达信号，使信号传达到作为目的地的通信元件。

3.如权利要求1或2所述的通信装置，其特征在于，通信元件之间不形成单独布线。

4.如权利要求1至3中任何一项所述的通信装置，其特征在于，将通信元件从通信管理功能低的开始，依次分类成第1级至第N级。

5.如权利要求4中所述的通信装置，其特征在于，各级的通信元件作为第1级通信元件发挥对在其周围一定距离内的其他通信元件传达信号的作用，实现与在其周围的其他通信元件的局部通信。

6.如权利要求4或5中所述的通信装置，其特征在于，第M级通信元件至少具有第(M-1)级通信元件所具有的通信管理功能。

第M级通信元件的配置密度的设定可低于第(M-1)级通信元件的配置密度。

7.如权利要求4至6中所述的通信装置，其特征在于，第M级通信元件管辖配置在其周围规定范围内的第(M-1)级通信元件。

8.如权利要求7所述的通信装置，其特征在于，第M级通信元件存储经由本身管辖的第(M-1)级通信元件而到达其他第(M-1)级通信元件的路由信息。

9.如权利要求4至8中任何一项所述的通信装置，其特征在于，第M级通信元件存储经由第(M-1)级通信元件而到达配置在其周围规定范围内的第M级通信元件的路由信息。

10.如权利要求4至9中任何一项所述的通信装置，其特征在于，第M级通信元件可以发挥第2级至第M级通信元件的作用，并且在发挥该级通信元件的作用时，管辖在该级中配置在其周围规定范围内的下一级通信元件。

11.如权利要求4至10中任何一项所述的通信装置，其特征在于，第(M-1)级通信元件将到达管辖自身的第M级通信元件的路由信息的至少一部分，作为经由其他的第(M-1)级通信元件的路由存储。

12.如权利要求4至11中任何一项所述的通信装置，其特征在于，第2级通信元件发送邻域应答请求，接收到此应答请求的第1级通信元件发出应答信号，第2级通信元件根据此应答信号为送回该应答信号的第1级通信元件设定ID。

13.如权利要求12所述的通信装置，其特征在于，第2级通信元件对既有ID的第1级通信元件发送邻域调查请求，而接收到此调查请求的第1级通信元件发送邻域应答请求，调查其周围是否有第1级通信元件；该第2级通信元件为送回应答信号的第1级通信元件设定ID。

14.如权利要求13所述的通信装置，其特征在于，第2级通信元件反复发送邻域调查请求，设定ID来增加其管辖下的第1级通信元件的数目，而且设定与其本身管辖的第1级通信元件之间的路由。

15.如权利要求12至14中任何一项所述的通信装置，其特征在于，第3级以上(包括第3级)的通信元件作为第2级通信元件也可发挥作用，并为第1级通信元件设定ID。

16.如权利要求4至15中任何一项所述的通信装置，其特征在于，第3级以上的通信元件可以作为从第3级至本身的级中各级的通信元件发挥作用，作为各级的通信元件，发送链接邻域应答请求，分别设定各级所管辖的下一级的通信元件。

17.如权利要求16所述的通信装置，其特征在于，第3级以上的通信元件设定与其管辖的通信元件之间的路由。

18.如权利要求4至17中任何一项所述的通信装置，其特征在于，数据信号的信元中包含到达最终目的地通信元件为止的各级内的路由信息。

19.如权利要求18所述的通信装置，其特征在于，第(M-1)级内的路由信息包含从发送源的通信元件到最终目的地的通信元件所途经的第M级通信元件的路由信息。

20.如权利要求18或19所述的通信装置，其特征在于，信元中包含确定下一个应该接受此信元的通信元件的ID。

21.如权利要求18至20中任何一项所述的通信装置，其特征在于，通信元件在根据接收ID接收信元后，设定下一个应该接收此信元的通信元件的ID，并且发送此信元。

22.如权利要求21所述的通信装置，其特征在于，通信元件根据信元里包含的路由信息，设定接收ID。

23.如权利要求18至22中任何一项所述的通信装置，其特征在于，各通信元件根据接受ID接收信元，更新路由信息，并且发送此信元。

24.如权利要求4至23中任何一项所述的通信装置，其特征在于，各通信元件都配有ID，相对高级的通信元件通过参照信元里的ID来判断由该ID确定的通信元件是否在自身的管辖之下。

25.一种通信设备，是对在有效通信距离内的其他通信元件传达信号的通信设备，其特征在于，具有绝缘的第1信号层和第2信号层，以及与这些信号层有电传导连接的通信元件，有效通信距离根据通信元件的电阻和电容来决定，通信元件通过所述的第1信号层或第2信号层释放电荷来发送信号。

26.一种通信设备，是对在有效通信距离内的其他通信元件传达信号的通信设备，其特征在于，具有第1信号层和第2信号层，以及与这些信号层电连接的通信元件，通过通信元件的内部将所述的第1信号层和第2信号层导通来发送信号。

27.如权利要求25或26所述的通信设备，其特征在于，还具有电阻高于所述的第1信号层和第2信号层的高电阻层，通过此高电阻层使这些信号层导通。

28.如权利要求25或26所述的通信设备，其特征在于，包含具有电阻高于所述的第1信号层的高电阻层，此高电阻层与第1信号层电连接，并且与为所述通信元件供电的电源层电连接。

29.如权利要求28所述的通信设备，其特征在于，所述的有效通信距离由所述的第1信号层的电阻来决定。

30.如权利要求26至29中任何一项所述的通信设备，其特征在于，该通信元件通过使所述的第1信号层和第2信号层短路来发送信号。

31.如权利要求25至30中任何一项所述的通信设备，其特征在于，所述的第2信号层是接地的接地层。

32.如权利要求25至31中任何一项所述的通信设备，其特征在于，在不发送信号时对所述的通信元件的电容器充电。

33.如权利要求25至32中任何一项所述的通信设备，其特征在于，所述的第1信号层和第2信号层由导电性柔软物体或网状物体构成。

34.一种电路板安装方式，其特征在于，通过将具有在规定的有效通信距离内传达信号的通信机能的多个电路元件分散配置在导电性电路板上，来完成电路元件的安装而不形成单独布线。

35.一种触觉传感器，其特征在于，由具有测量应力或温度并且将其变换成编码信号的电路的传感器元件和用于传达该传感器元件输出信号的导电性柔软物质构成。

36.如权利要求35所述的触觉传感器，其特征在于，多个传感器元件的信号端子连接在所述传感器元件的具有连续导电性的橡胶区域上。

37.如权利要求35所述的触觉传感器，其特征在于，所述传感器元件上设置有2个电极，与所述柔软物体的2层导电性的橡胶相导通。

38.如权利要求35所述的触觉传感器，其特征在于，通过所述传感器元件伸出的针状突起，将所述柔软物体的2层以上导电性的橡胶与所述传感器元件的电极相导通。

39.如权利要求35所述的触觉传感器，其特征在于，所述传感器元件的1个面上具有2个或3个电极，它们分别与所述柔软物体的单一层内构成的导电性橡胶的多个领域相导通。

40.如权利要求35所述的触觉传感器，其特征在于，由所述传感器元件的LSI芯片和与其连接的电极部件之间的电容变化来检测周围的应力。

41.如权利要求40所述的触觉传感器，其特征在于，将连接在所述传感器元件上的电极部件支撑在其中心附近的微小面积上，以使电极能够对电极表面所受到的压力不均匀更灵敏地变形。

42.如权利要求35所述的触觉传感器，其特征在于，由所述传感器元件的LSI芯片和与其连接的压敏导电橡胶之间的电阻变化来检测周围的应力。

43.如权利要求35所述的触觉传感器，其特征在于，由到达所述传感器元件的LSI芯片上的光感器的光量变化来检测周围的应力。

44.一种通信设备，是对在有效通信距离内的其他通信元件传达信号的通信设备，其特征在于，具有绝缘的第1信号层和第2信号层，以及与这些信号层电磁连接的通信元件，有效通信距离根据电磁波衰减率来决定，通信元件通过对所述的第1信号层或第2信号层发射电磁波或光波来发送信号。

Images