(57)【要約】  人体を利用した通信装置及びその方法を提供する。通信装置は、信号の伝送方向による信号電極及び接地電極の配置方向及び送受信距離による接地電極が人体接触されたかどうかを決定した後、人体を通じて連結された他の通信装置とデータ通信を行うことによって、効率的な人体通信のために最小化される。
2009540728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号電極及び接地電極で構成された電極対を少なくとも一つ以上備え、前記電極対を少なくとも一つ以上の方向に配置した電極部と、
前記電極対のうちいずれか一つの電極対を選択する電極選択スイッチと、
前記選択された電極対を通じて人体にデータ信号を出力する送信部と、
テスト信号を前記電極対のそれぞれを通じて人体に連結された他の通信装置へ伝送することによって把握された信号損失量が最も小さい電極対を選択するように前記電極選択スイッチを制御するスイッチ制御部と、を備えることを特徴とする人体を利用した通信装置。
【請求項２】
前記電極対は、放射形に配置されることを特徴とする請求項１に記載の人体を利用した通信装置。
【請求項３】
前記電極選択スイッチは、前記接地電極と接地部とが連結されたかどうかを選択し、
前記スイッチ制御部は、テスト信号を、前記接地電極と接地部との連結を切断した状態で前記他の通信装置へ伝送することによって把握された信号損失量が信号復元のために要求される最大信号損失量より大きい場合、前記接地電極と接地部とが連結されるように前記電極選択スイッチを制御することを特徴とする請求項１に記載の人体を利用した通信装置。
【請求項４】
前記他の通信装置から色々な方向に配置された電極対のそれぞれを通じて伝送されたテスト信号の信号損失量を測定する信号損失測定部と、
前記測定された信号損失量のうち最小の信号損失量を表す電極対を把握して、前記他の通信装置へ伝送する基底帯域信号処理部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の人体を利用した通信装置。
【請求項５】
人体を利用した通信装置の通信方法において、
少なくとも一つ以上の方向に配置され、信号電極及び接地電極で構成された電極対のそれぞれを通じてテスト信号を人体に連結された他の通信装置へ伝送するステップと、
前記テスト信号の信号損失量が最も小さく表れる電極対についての情報を前記他の通信装置から受信するステップと、
前記他の通信装置から受信された情報に基づいて電極対を選択するステップと、
前記選択された電極対を通じて人体にデータ信号を出力するステップと、を含むことを特徴とする人体を利用した通信方法。
【請求項６】
前記電極対は、放射形に配置されることを特徴とする請求項５に記載の人体を利用した通信方法。
【請求項７】
前記接地電極と前記通信装置の接地部との連結を切断するステップと、
テスト信号を前記他の伝送装置へ伝送するステップと、
前記他の伝送装置から前記テスト信号の信号損失量と信号復元のために要求される最大信号損失量とを比較した結果を受信するステップと、
前記受信した結果に基づいて、前記接地電極と前記接地部とが連結されたかどうかを決定するステップと、を含むことを特徴とする請求項５に記載の人体を利用した通信方法。
【請求項８】
前記連結されたかどうかを決定するステップは、
前記テスト信号の信号損失量が前記最大信号損失量より大きい場合、前記接地電極と前記接地部とを連結するステップと、
前記テスト信号の信号損失量が前記最大信号損失量より小さい場合、前記接地電極と前記接地部との連結が切断された状態を維持するステップと、を含むことを特徴とする請求項７に記載の人体を利用した通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置に係り、特に人体を通信チャンネルとして利用する通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代社会で多くの人々は、ＰＤＡ、携帯電話、携帯用医療機器などを常に携帯している。
【０００３】
かかる機器間の各種のデータ伝送のための方法としては、ケーブルを利用した有線伝送方式と、電波及び光などを利用した無線伝送方式とがある。
【０００４】
有線伝送方式は、伝送データの保安や伝送速度で長所があるが、ケーブルなどの有線装置をユーザーが常に携帯せねばならないという短所がある。また、無線伝送方式は、データ伝送は便利であるが、無線伝送のための追加回路が各機器に追加されねばならないので、低コスト化が困難であるという問題点がある。
【０００５】
かかる問題点を解決するために、最近に人体を伝送媒体として利用した人体通信が提案されている。すなわち、通信装置の送信部を通じて出力された信号は、人体に連結された電極を通じて人体に印加された後で人体を通じて伝送され、この信号は、人体に連結された他の電極を通じて他の通信装置の受信部により受信される方式である。かかる人体通信は、ケーブルなどの有線装置が不要であるので、利用が便利であり、無線伝送のための追加回路が不要であるという長所がある。
【０００６】
人体通信のための通信装置を構成する電極は、その機能によって信号電極と接地電極とに区分される。信号電極は、通信装置の送信部の出力信号線または受信部の入力信号線と連結されて人体に信号を送信するか、または人体から信号を受信する。接地電極は、通信装置の接地部と連結され、信号電極との配置方向及び人体への接触されたかどうかによって人体を通じた信号伝送の特性に影響を及ぼす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、信号電極及び接地電極の配置方向及び送受信距離による信号損失を最小化して効率的な人体通信を可能にする通信装置及びその方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための本発明による人体を利用した通信装置の一実施形態は、信号電極及び接地電極で構成された電極対を少なくとも一つ以上備え、前記電極対を少なくとも一つ以上の方向に配置した電極部と、前記電極対のうちいずれか一つの電極対を選択する電極選択スイッチと、前記選択された電極対を通じて人体にデータ信号を出力する送信部と、テスト信号を前記電極対のそれぞれを通じて人体に連結された他の通信装置へ伝送することによって把握された信号損失量が最も小さい電極対を選択するように前記電極選択スイッチを制御するスイッチ制御部と、を備える。
【０００９】
前記課題を解決するための本発明による人体を利用した通信方法の一実施形態は、人体を利用した通信装置の通信方法において、少なくとも一つ以上の方向に配置され、信号電極及び接地電極で構成された電極対のそれぞれを通じてテスト信号を人体に連結された他の通信装置へ伝送するステップと、前記テスト信号の信号損失量が最も小さく表れる電極対についての情報を前記他の通信装置から受信するステップと、前記他の通信装置から受信された情報に基づいて電極対を選択するステップと、前記選択された電極対を通じて人体にデータ信号を出力するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、信号電極及び接地電極の配置方向を信号の伝送方向によって適切に調節する。また、接地電極が人体接触されたかどうかは、効率的な人体通信のために送受信距離によって制御される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付された図面を参照して、本発明による人体を利用した通信装置及びその方法について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、信号電極と接地電極との配置方向による信号損失の変化を測定するための測定環境を示す図面であり、図２は、図１の測定環境を通じて測定された信号損失の変化を示す図面である。図１に示すように、水晶発振器で構成された送信装置１００を、手首バンドを使用して人体の右側手首に固定させた後で送信信号を人体に印加した後、右手指先１１０でスペクトルアナライザ１２０を利用して人体を通じて伝送された信号の損失量を測定する。特に、信号電極と接地電極とが信号の伝送方向と平行に配置されている場合１３０、及び信号電極と接地電極とが信号の伝送方向と垂直に配置されている場合１４０に対して信号損失を測定する。
【００１３】
図２に示すように、電極が信号の伝送方向と垂直に配置されている場合の信号損失より、電極が信号の伝送方向と平行に配置されている場合の信号損失がさらに小さいということが分かる。すなわち、信号電極と接地電極とを信号の伝送方向に配置することによって、信号損失を最小化でき、効率的な通信装置の運用が可能である。
【００１４】
図３は、接地電極が人体接触されたかどうかによる信号損失の変化を測定するための測定環境を示す図面であり、図４は、図３の測定環境を通じて測定された信号損失の変化を示す図面である。図３に示すように、水晶発振器で構成された送信装置３００、３１０を、手首バンドを使用して人体の右側手首（送受信距離＝約１５ｃｍ）と左側手首（送受信距離＝約１５０ｃｍ）とにそれぞれ固定させた後、送信信号を人体に印加する。そして、右手指先３２０でスペクトルアナライザ３３０を利用して人体を通じて伝送された信号の損失量を測定する。このとき、接地電極を人体に接触させる場合及び接触させない場合に対してそれぞれ信号損失を測定する。
【００１５】
図４に示すように、接地電極が人体に接触するにつれて信号損失が減少しているということが分かる。しかし、右側手首に送信装置がある場合、接地電極が人体に接触するにつれて、信号損失が約２５ｄＢ減少しているが、左側手首に送信装置がある場合には、信号損失が約１０ｄＢ減少している。すなわち、接地電極が人体に接触するにつれて表れる信号損失の減少量は、送受信距離が遠くなるにつれて次第に減少しているということが分かる。
【００１６】
図４に示したＡ領域を見れば、場合１及び場合２は、ほぼ同じ信号損失を有する。したがって、送受信距離が遠く、接地電極が人体に接触した場合に、信号損失を克服して送信信号を復元できるように人体通信のための受信装置が構成されれば、送受信距離が短く、接地電極が人体に接触しなくても信号の復元が可能である。
【００１７】
送信装置の接地電極が人体に接触しないとき、信号電極と接地電極との間に流れる電流量は大幅に減少する。例えば、５ＭＨｚ帯域で接地電極が人体に接触する場合には、３Ｖの電圧で信号電極と接地電極との間に約１６ｍＡの電流が流れる一方、同じ条件下で接地電極が人体に接触しない場合には、約０．２ｍＡの電流が流れる。したがって、前述したように、送受信距離が短い場合には、接地電極を人体に接触させないことによって、送信装置で消耗される電力を減らすことができ、これによって効率的な通信装置の運用が可能である。
【００１８】
図５は、本発明による人体通信のための通信装置の構成を示す図面である。図５に示すように、人体には少なくとも一つ以上の通信装置５００、５０２が付着されて、人体を通じてデータを送受信する。かかる人体通信のための通信装置５００、５０２は、信号の送受信のための送信部５１０及び受信部５１５、基底帯域の信号処理のための基底帯域信号処理部５２０、信号損失を測定するための信号損失測定部５２５、対になっている複数個の信号電極５３０及び接地電極５３５、送受信信号の選択のためのスイッチ５５０、信号電極及び接地電極のうち一対を選択するための電極選択スイッチ５４０、５４５、スイッチの調節のためのスイッチ制御部５５５から構成される。
【００１９】
送信部５１０及び受信部５１５は、従来の人体通信に使われる送受信部を利用して容易に達成できるので、本発明では、送受信部の詳細な構成についての説明は省略する。
【００２０】
人体通信のための通信装置５００、５０２は、人体の任意の場所に位置でき、これによって、送受信距離は、人体通信の応用によって多様に変化する。また、ほとんどの通信装置は、任意的な方向に置かれて使われるので、通信装置の信号電極及び接地電極が信号の伝送方向と平行に配置されない場合が多い。最も効率的な信号伝送のためには、前述した信号電極と接地電極との配置方向及び送受信距離によって接地電極が人体接触されたかどうかが適切に調節されねばならない。
【００２１】
人体に付着された第１通信装置５００及び第２通信装置５０２が、人体を通じたデータの送受信に先立って効率的な信号伝送のための電極の構造を選択するために、次の過程が行われる。ここで、第１通信装置５００及び第２通信装置５０２の構成は同一であるので、第１通信装置５００及び第２通信装置５０２の構成要素の参照番号は同一に表現する。
【００２２】
第１通信装置５００のスイッチ制御部５５５は、電極選択スイッチ５４０、５４５を制御して、信号電極５３０及び接地電極５３５のうち任意の一対を選択する。スイッチ５５０は、第１通信装置５００の送信部５１０を選択し、送信部５１０は、信号損失の測定のための任意波形のテスト信号を人体を通じて送信する。
【００２３】
第１通信装置５００から出力されたテスト信号を受信する第２通信装置５０２において、スイッチ５５０は、信号損失測定部５２５を選択し、受信されたテスト信号の損失を測定し、第２通信装置５０２の基底帯域信号処理部５２０は、測定された信号損失値を保存する。
【００２４】
かかる方法により、あらゆる信号電極及び接地電極対に対して信号損失が測定されて保存される。第２通信装置５０２は、保存された信号損失の測定値を比較して、最も少ない信号損失を表した信号電極及び接地電極対の番号を第１通信装置５００へ伝送する。最も少ない信号損失の測定値を表す信号電極及び接地電極対が信号の伝送方向と平行に配置された電極であり、かかる信号電極及び接地電極対を使用することによって、信号損失を最小化した効率的な信号伝送が可能である。
【００２５】
次いで、信号電極及び接地電極対が選択された後には、接地電極が人体接触されたかどうかに対して決定する。第１通信装置５００のスイッチ制御部５５５は、電極選択スイッチ５４０、５４５を制御し、まるで接地電極と第１通信装置５００の接地部５６０との連結を切断することによって、接地電極５３５が人体に接触しないような効果を達成する。接地電極５３５が人体に接触しない状態で、第１通信装置５００の送信部５１０は、信号損失の測定のための任意波形のテスト信号を人体を通じて送信する。
【００２６】
第２通信装置５０２の信号損失測定部５２５は、人体を通じて受信したテスト信号の損失量を測定する。第２通信装置５０２の受信部５１５は、第２通信装置５０２の信号損失測定部５２５により測定された信号損失量を、送信信号の復元のために要求される最大信号損失量と比較する。送信信号の復元のために要求される最大信号損失量は、通信装置の感度に比例する値であって、通信装置の受信部５１５の性能により決定される。
【００２７】
測定された信号損失量が最大信号損失量より多い場合に、第２通信装置５０２は、かかる状態を表現する特定な信号を第１通信装置５００に送信する。第１通信装置５００のスイッチ制御部５５５は、測定された信号損失量が最大信号損失量より大きいという信号を第２通信装置５０２から受信した場合、電極選択スイッチ５４５を調節して接地電極５３５を接地部５６０と連結する。
【００２８】
これと逆に、測定された信号損失量が最大信号損失量より少ない場合に、第２通信装置５０２は、かかる状態を表現する特定な信号を第１通信装置５００に送信する。第１通信装置５００のスイッチ制御部５５５は、測定された信号損失量が最大信号損失量より少ないという信号を第２通信装置５０２から受信すれば、接地電極５３５を接地部５６０と連結されない状態に維持する。
【００２９】
接地電極５３５が人体に接触しないとき、信号電極５３０と接地電極５３５との間には、非常に少ない電流が流れて通信装置の消耗電力は減少し、効率的な信号伝送が可能である。
【００３０】
図６は、本発明による通信装置の信号電極及び接地電極の配置例を示す図面である。図６に示すように、通信装置が置かれる方向によって信号の伝送方向は多様に変化するので、対になっている複数個の信号電極及び接地電極は、放射形に配置される。しかし、電極の配置方向は、人体通信に適用される応用分野によって適切に変更される。また、各電極のサイズ及び個数は、通信装置で電極が付着される部分の面積によって適切に調節される。
【００３１】
図７は、本発明による人体を利用した通信方法の一実施形態を示すフローチャートである。図７に示すように、人体に接触した二つの通信装置間にデータ通信が要求される場合（Ｓ７００）、データを伝送しようとする第１通信装置は、色々な方向に配置された信号電極及び接地電極対のそれぞれを通じてテスト信号を人体に連結された第２通信装置へ伝送することによって、あらゆる電極対に対する信号損失量を測定する（Ｓ７０５）。そして、第１通信装置は、最も少ない信号損失量を有する電極対を選択する（Ｓ７１０）。
【００３２】
次いで、第１通信装置は、接地電極を人体から分離（図５の場合には、接地電極を接地部から分離）した後（Ｓ７１５）、テスト信号を第２通信装置へ伝送して信号損失量を測定する（Ｓ７２０）。測定された信号損失量が信号復元のために要求される最大信号損失量より多い場合には（Ｓ７２５）、接地電極を人体に接触させる（Ｓ７３５）。もし、測定された信号損失量が最大信号損失量より少なければ（Ｓ７２５）、接地電極が人体と分離された現在の状態をそのまま維持する（Ｓ７３０）。
【００３３】
以上の過程を通じて、信号電極及び接地電極の方向及び接地電極が人体接触されたかどうかが決定されれば、二つの通信装置間のデータ通信を行う（Ｓ７４０）。
【００３４】
これまで、本発明について、その望ましい実施形態を中心に述べた。当業者は、本発明が、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態に具現可能であるということを理解できるであろう。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に表れており、それと同等な範囲内にあるあらゆる相違点は、本発明に含まれていると解釈されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、信号電極及び接地電極の配置方向及び送受信距離による信号損失を最小化して効率的な人体通信を可能にする通信装置及びその方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】信号電極と接地電極との配置方向による信号損失の変化を測定するための測定環境を示す図面である。
【図２】図１の測定環境を通じて測定された信号損失の変化を示す図面である。
【図３】接地電極が人体接触されたかどうかによる信号損失の変化を測定するための測定環境を示す図面である。
【図４】図３の測定環境を通じて測定された信号損失の変化を示す図面である。
【図５】本発明による人体通信のための通信装置の構成を示す図面である。
【図６】本発明による通信装置の信号電極及び接地電極の配置例を示す図面である。
【図７】本発明による人体を利用した通信方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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