(57)【要約】  人体接触感知機能を有する通信装置及びその方法を提供する。通信装置は、人体と接触をする電極と、電極と連結され人体との接触を感知すると中央処理装置の動作開始を指示する接触感知部と、中央処理装置からデータを送信するか受信するかを選択する制御信号を受信しそれにより送信または受信を行うデータ処理部と、を備える。これにより、人体を媒質とする通信装置において、人体との接触がなされる前の待機状態での消費電力を減らすために、人体の接触感知部をとりいれ、接触が起きるまで、マイクロコントローラ及び送受信回路の消費電力を最小化する。従って、非常に少ない消費電力を有する接触感知部を使用して待機モード時における消費電力を最小化するので、移動機器の待機時間を延長しうる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央処理装置及び人体と接続して通信を行う通信装置において、
人体と接触をする電極と、
前記電極と連結され、前記人体との接触を感知すると前記中央処理装置に動作開始実行を指示する接触感知部と、
データの送信と受信のいずれかを選択するための制御信号を前記中央処理装置から受信し、前記制御信号に基づいて送信または受信動作を行うデータ処理部と、
を備えることを特徴とする人体接触感知機能を有する通信装置。
【請求項２】
前記接触感知部は、
前記人体と電極との直接接触または前記人体の接近を感知して前記中央処理装置に前記動作開始実行を指示することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記接触感知部は、
前記接触が維持される間に一定の値を有する信号を生成するか、または前記接触の瞬間から一定幅のパルスの信号を生成するか、またはポジティブあるいはネガティブトリガー方式の信号を生成して、前記動作開始実行を前記中央処理装置に指示することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記データ処理部は、
前記データの送受信を時分割方式によって行うことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項５】
前記データ処理部は、
前記人体を通じて受信された基底帯域信号を元来のデジタル信号に復元する第１受信部と、
前記中央処理装置から受信される信号を基底帯域信号として人体に出力する第１送信部と、
前記送信部及び受信部と連結され、前記制御信号に応じて人体にデータを送信するかあるいは人体からデータを受信するかを選択する第１スイッチ部と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
前記基底帯域信号は、通信チャンネルの特性に従って拡散及びチャンネルコーディングされた信号であるＵＷＢ信号を含み、非常に短いパルス周期を有することを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
前記データ処理部は、
前記データの送受信時に同じ搬送周波数を使用する連続周波数変調方式を用いることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項８】
前記同じ搬送周波数を使用する連続周波数変調方式は、単一搬送波変調方式と多重搬送波変調方式とを含むことを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
【請求項９】
前記データ処理部は、
前記人体を通じて受信された信号を連続周波数復調方式を用いてデジタル信号に復元する第２受信部と、
前記中央処理装置から受信されたデジタル信号を連続周波数変調方式を用いて連続周波数信号に変調し、前記連続周波数変調信号を人体に出力する第２送信部と、
前記送信部及び受信部と連結され、前記制御信号に応じてデータを人体に送信するか、あるいはデータを人体から受信するかを選択する第２スイッチ部と、をさらに備えたことを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記データ処理部は、
送信用搬送周波数と受信用搬送周波数とが相異なる連続周波数変調方式を用いて、前記データ送受信をさらに行うことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項１１】
前記データ処理部は、
前記人体を通じて受信された信号を連続周波数復調方式を用いてデジタル信号に復元する第３受信部と、
前記中央処理装置から受信されるデジタル信号を連続周波数変調方式を用いて連続周波数信号に変調して、前記連続周波数変調信号を人体に出力する第３送信部と、
前記連続周波数変調された送信信号と受信信号との経路を区分するデュプレックスと、を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の通信装置。
【請求項１２】
前記電極が複数である場合、前記接触感知部は、多チャンネルセンサーで構成されることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項１３】
人体と接触する電極と、
前記電極を通じて入力される電場を電気的信号に変換するセンサー部と、
前記電気的信号を元来のデータに復元して外部装置に送信し、前記外部装置から受信されるデータを変換して前記電極に出力するデータ処理部と、
前記人体との接触があったかを感知する感知信号を生成して出力し、前記外部装置が認知可能な形態で前記感知結果を示す接触感知部であって、前記電極が複数個である場合には多チャンネルセンサーで形成される接触感知部と、を備えたことを特徴とする人体接触感知機能を有する通信装置。
【請求項１４】
前記外部装置は、
前記感知信号に応じて動作開始を実行することを特徴とする請求項１３に記載の通信装置。
【請求項１５】
前記接触感知部は、
前記人体と電極との直接接触または前記人体の接近を感知して、前記感知信号を生成することを特徴とする請求項１３に記載の通信装置。
【請求項１６】
中央処理装置及び人体と接続して通信を行う方法において、
（ａ）人体と接触したか否かを判断するステップと、
（ｂ）前記判断結果が肯定的であれば、前記中央処理装置に動作開始を実行するように指示するステップと、
（ｃ）前記動作開始を実行した前記中央処理装置からのまたは前記中央処理装置への制御信号に応じてデータの送信あるいは受信を行うステップと、を含むことを特徴とする人体接触感知機能を有する通信方法。
【請求項１７】
前記（ａ）ステップは、
前記人体と直接接触が発生するか、または人体からの距離が一定の距離以内である時に接触が発生したと判断することを特徴とする請求項１６に記載の通信方法。
【請求項１８】
前記（ｃ）ステップは、
前記データの送信あるいは受信を時分割方式によって行うことを特徴とする請求項１６に記載の通信方法。
【請求項１９】
前記（ｃ）ステップは、
前記データの送受信時に同じ搬送周波数を使用する連続周波数変調方式によってさらに行われることを特徴とする請求項１６に記載の通信方法。
【請求項２０】
前記（ｃ）ステップは、
送信用搬送周波数と受信用搬送周波数とが相異なる連続周波数変調方式で前記データ送受信をさらに行うことを特徴とする請求項１６に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体を媒質として人体に装着あるいは近接している機器間で、信号を人体を媒質として伝送する方式で、人体の接触あるいは近接を感知して、待機モードにあった人体通信用コントローラ及び送受信モジュールを正常状態で動作させるための人体接触感知を利用する通信装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人体に装着あるいは近接している機器間で人体を媒質として通信するシステムでは、人体の接触があるときに通信チャンネルが形成されるようになっている。しかしながら、人体通信モジュールを内蔵した機器では、いつ人体との接触がなされるかわからないため、周期的に信号をチェックして相手側の機器との通信チャンネルが形成されたか否かをチェックしなければならない。この場合、人体との接触がなされていない場合であっても、機器自体は、人体との接触如何を判別できない。従って、人体を通じて受信された微弱な信号をマイクロコントローラが処理できるデジタル信号に変換させる受信端回路だけでなく、及び制御を行うマイクロコントローラも、常にオンとなっているか、あるいは消費電力を減らすために周期的にオンとなっていなければならない。
【０００３】
送信部に送信しようとするデータがある場合、外部の制御信号あるいは指定されたメモリ領域にデータが印加されることによって、人体通信用マイクロコントローラが最初に動作したとしても、人体と接触するまで、マイクロコントローラから受けたデジタル信号を人体に印加するための信号に変換させる機能の送信回路が正常動作していなければならない。すなわち、チャンネルが形成されたか否かを確認するため、人体との接触が無くても、送信回路が動作せねばならないので、不要な消費電力が発生する。
【０００４】
前述したように、送信及び受信過程で人体と接触していないにもかかわらずチャンネルの形成如何を確認するために、送信及び受信回路とこれを制御するためのマイクロコントローラとが常にあるいは周期的に正常動作状態にいなければならないので、不要な電力を消費する問題点を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、人体を媒質として通信するときに人体と接触される以前に発生する、送信回路及び受信回路、そしてこれを制御するマイクロコントローラの不要な消費電力を減らす装置及びその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を達成するために、本発明による人体接触感知機能を有する通信装置は、中央処理装置及び人体と接続して通信を行う通信装置において、人体と接触する電極と、前記電極と連結されて前記接触を感知すると前記中央処理装置の動作開始実行を指示する接触感知部と、前記中央処理装置からデータの送受信を選択する制御信号を受信し、それにより、送信または受信を行うデータ処理部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
望ましくは、前記接触感知部は、前記人体と電極との直接接触または前記人体の接近を感知して前記動作開始実行を指示することを特徴とする。
【０００８】
望ましくは、前記データ処理部は、前記データの送受信を時分割方式によって行うことを特徴とする。
【０００９】
望ましくは、前記データ処理部は、前記データの送受信時に同じ搬送周波数を使用する連続周波数変調方式によってさらに行うことを特徴とする。
【００１０】
望ましくは、前記データ処理部は、送信用搬送周波数と受信用搬送周波数とが相異なる連続周波数変調方式で前記データ送受信をさらに行うことを特徴とする。
【００１１】
前記の課題を達成するために、本発明による人体接触感知機能を有する通信装置は、人体と接触する電極と、前記電極を通じて入力される電場を電気的信号に変換するセンサー部と、前記電気的信号を元来のデータに復元して外部装置に送信し、前記外部装置から受信されるデータを変換して前記電極に出力するデータ処理部と、前記人体との接触を感知して、感知結果を前記外部装置が認知可能な形態で通知する感知信号を生成して出力し、前記電極が複数提供されていればマルチチャネルセンサとなる接触感知部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
望ましくは、前記外部装置は、前記感知如何を通知する信号によって動作開始を実行することを特徴とする。
【００１３】
前記課題を達成するために、本発明による人体接触感知機能を有する通信方法は、中央処理装置及び人体と接続して通信を行う方法において、人体と接触されたか否かを判断するステップと、前記判断結果が肯定的であれば、前記中央処理装置に動作開始を実行するように指示するステップと、動作開始を実行した前記中央処理装置からの制御信号によって前記中央処理装置への、または前記中央処理装置からのデータの送信あるいは受信を行うステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による人体接触感知機能を有する通信装置及びその方法は、人体を媒質とする通信装置において、人体との接触がなされる前に待機状態における消費電力を減らすために、人体の接触感知部を挿入して、接触が起きるまで、マイクロコントローラ及び送受信回路の消費電力を最小化する。従って、非常に少ない消費電力を有する接触感知部を使用することにより、待機時消費電力を最小化ため、移動機器の待機時間を延長しうるという利点がある。
【００１５】
すなわち、人体と信号を送受信するための電極に人体の接触があったか否かを判断する接触感知機能が付加されることにより、人体との接触がなされるまでの間に発生する不要な電力消費を減らせる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付した図面を参照しつつ、本発明の望ましい一実施形態を説明する。図１は、本発明による人体接触感知を利用する通信装置の構成を示すブロック図であり、図１２は、本発明による人体接触を感知する通信方法の過程を示すフローチャートである。本発明の実施形態によると、人体と信号を送受信する電極に接触感知機能を有するセンサーを連結して、人体の接触あるいは近接を検出してマイクロコントローラをウェークアップさせる役割を行う接触感知部が提供される。人体通信モジュールは人体の接触を通じて動作するため、人体の接触がない場合、マイクロコントローラ及び送信と受信回路駆動に必要な電力を消費しないようになる。この結果、人体通信モジュールを利用した移動機器の待機時間を改善しうる。
【００１７】
接触感知部１１０は、人体との接触の有無、すなわち、人体と電極１２０とが直接接触したか、あるいは電極が認知できる近接距離以内に入ってその接触がなされたかを決定する（Ｓ１２００）。接触感知部１１０は、もし接触と判断すれば、外部装置、マイクロコントローラなどの中央処理装置に接触を認知したことを知らせる信号を出力することによって、休止中である動作を開始することを指示する（Ｓ１２１０）。これにより、中央処理装置が出力する信号を受信したスイッチ部１３５は、その信号が受信を指示していれば、電極１２０を通じて入力される信号を受信部１３１に伝達する。送信を指示していれば、送信部１３３が出力する信号を電極１２０に連結することによって、Ｓ１２２０において全体的な動作がなされる。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態に係る人体接触感知部を有する時分割通信装置の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図２に示したように、人体２０１が送受信用電極２１９に接触すると、接触感知部２１１がこれを検出して、ウェークアップ信号２４０をマイクロコントローラ２２０に印加する。スリープモードあるいは人体通信外の他の機能を行っていたマイクロコントローラ２２０が人体通信のための受信動作を開始実行する。受信モードで動作するために、中央処理装置２２０は、送信及び受信経路を選択するスイッチ部２１７に
【００２０】
【数１】
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【００２１】
２３０信号を印加して、電極２１９と受信部２１３との間に電子経路を構成する。ウェークアップ信号２４０が有しうる形態としては、最初の接触がなされてから接触が維持される場合は信号を出力し続けるか、または接触がなされる瞬間に一定のパルス幅を有する信号を出力するか、またはポジティブあるいはネガティブトリガー方式を通じた信号が可能であり、これは、図６に示した。一旦、中央処理装置２２０がウェークアップ状態となると、中央処理装置２２０はそれ以上ウェークアップ信号の影響を受けないように設定する。接触感知部２１１の感知が過度に敏感である場合、チャンネルが形成され、送受信スイッチ部２１７の送信／受信動作が駆動しているか否かによって電極２１９の負荷条件が変化する。このような変化は、接触感知部２１１の誤動作を起こすことがあるので、接触がなされた後ウェークアップ信号２４０が生成されるのであれば、接触感知部２１１のウェークアップ信号２４０は、無視しなければならない。
【００２２】
図７は、本発明による通信装置を利用して通信可能な方式の信号を表した例であって、マンチェスターコーディングを含むパルス変調方式７１０と、連続周波数変調方式の信号７２０とを含む。パルス変調方式７１０の信号を適用する信号の場合には、周波数利用効率を高め、スプリアス（spurious）を制限するためフィルタを使用しうる。本発明による通信装置は、連続周波数変調をしないデジタル信号は、時分割方式によって送受信できる。このとき、受信部２１３は、入力された微弱な信号からデジタル信号に復元するための回路で構成され、送信部２１５は、中央処理装置２２０から受けた信号を連続周波数信号にするための増幅機能を提供する回路を含む。
【００２３】
また、図２の通信装置は、送信と受信とが同じ搬送周波数を使用する場合にも使用が可能である。この場合、受信部２１３は、連続周波数復調手段を有し、送信部２１５は、連続周波数変調手段を含む。
【００２４】
図３は、本発明の一実施形態に係る人体接触感知部を有する周波数分割通信装置の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図３は、送信と受信とが異なる搬送周波数を使用する時の、本発明の一実施形態に係る通信装置の構成を示している。送信と受信とが異なる搬送周波数を使用するため、入力と出力信号の経路を区分するデュプレックサ３１７が使用される。連続周波数復調回路を利用することによって受信部３１３は、人体３０１を通じて受信された信号をデジタル信号ＲｘＤに復元して、これを中央処理装置３２０に印加する。送信部３１５は、中央処理装置３２０から受けたデジタル信号ＴｘＤを搬送周波数を利用して連続周波数変調し、これをデュプレックサ３１７と電極３１９とを経て人体３０１に印加する。この場合、図２の場合とは異なり、中央処理装置３２０からの選択信号は、不要になる。
【００２６】
図４は、既存の光電センサーを利用した通信装置の構成を示すブロック図である。図４は、既存の光電効果を利用して非接触状態でも人体に誘起される電場を検出できる方式の送受信回路を示している。人体４１０と接した送受信電極４３０から入力された微弱な電場を光電センサー４４０を通じて電気的信号にする方式である。送受信動作用電極４３０が人体４１０に接する側には、絶縁フィルム４２０が付着されており、光電センサー４４０から受信した信号は、受信部４６０を経てネットワークインターフェースカード４７０に伝えられる。一方、ネットワークインターフェースカード４７０から入力される信号は、送信部４５０を経て人体４１０に伝えられる。ここで、送信部４５０及び受信部４６０の機能は、当業者には理解されるものであり、詳細な説明は省略する。
【００２７】
一方、この場合、図２及び図３に紹介した方式に比べて、より高速のデータ伝送を具現できるものの、より多くの消費電力を要するという短所を有している。
【００２８】
従って、図５のような本発明による通信装置のさらに他の望ましい実施形態は、接触感知部５４０を追加し、図４の既存の方式を改善した構成を有する。接触感知部５４０は、送受信動作用電極５３０に接続された伝導性を有する接触パッドを利用することにより、たとえ接触されていないとしても、非接触状態で人体５１０が近接しているか否かを判断する。これにより、接触がされるまでの間に多くの電力消費を有する光電センサー５５０及び送信部５６０、受信部５８０の使用しないことにより消費電力を減らせる。ここでも、送信部５６０及び受信部５８０の機能は、当業者ならば、理解できるので、詳細な説明は省略する。
【００２９】
図８は、接触センサーの動作原理を示している。人体の接触がない場合、基準静電容量による固有発振周波数が発生される。人体の接触がある場合、負荷静電容量が変化し、これにより、発振周波数の変化を比較器を通じて出力信号を発生するものである。図９にこの回路構成を示している。ここでも、接触センサーの動作原理は、当業者なら理解できるので、詳細な説明は省略する。
【００３０】
図１０は、本発明の実施形態に係る、伝導性を有する接触型パッド１０１０を利用した単一チャンネル接触センサー１０２０の応用事例を示している。図１１は、本発明の実施形態に係る、伝導性を有する非接触型パッド１１１０を利用した単一チャンネル接触センサー１１２０の応用事例である。単一チャンネル接触センサー１１２０は、図５の送受信動作用非接触電極を有する通信装置に適用可能である。本実施形態では、単一チャンネルで送受信動作用電極（接触パッド）を構成したが、人体との安定した接点を維持するために、送受信動作用電極を多数で構成する場合、多チャンネルセンサーを利用した構成が可能である。
【００３１】
接触型センサーの場合、基準静電容量を調節することによって、接触感度を調節できる。高い接触感度を有するように設定されたセンサーの場合、接触パッド（あるいは、電極）から数ｍｍ〜数ｃｍの距離の人体の近接を検出できる。この場合、マイクロコントローラが待機状態から正常状態に達するまでの時間及び送受信回路の正常状態に達するまでの時間を調節して、接触と同時にチャンネルを形成する準備をすることができる。
【００３２】
本発明に使用可能な接触感知部を構成する回路としては、容量性接触センサーだけでなく、圧力及びその他の人体の接触を感知できるセンサーの使用も可能である。
【００３３】
本発明で挙げられたマイクロコントローラは、通信装置に内蔵されていてよい。しかし、人体通信が適用可能な機器、例えば、携帯電話、ＰＤＡ、ＭＰ３、携帯用映像情報装置、ＰＣ、ノート型パソコン、プリンタに使われているマイクロコントローラの機能を利用しうる。
【００３４】
本発明に係る人体接触を感知する通信装置は、移動機器間、移動機器と固定機器との間、固定機器と固定機器との間に人体を媒質として確立された通信に使われる。
【００３５】
本明細書で開示された装置及び方法で使われる機能は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータ可読コードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体とは、コンピュータシステムによって読み取られるデータが保存される全ての種類の記録装置を含む。コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ保存装置があり、また、キャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）の形態で具現されるものも含む。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムで分配されて、分配方式でコンピュータ可読コードが保存され、かつ実行される。
【００３６】
以上、図面及び明細書で最適の実施形態が開示されたが、当業者ならば、添付の特許請求の範囲によって定義された発明の精神及び範囲から逸脱することなく、これら実施形態から多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る人体接触感知機能を有する通信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る人体接触感知部を有する時分割通信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る人体接触感知部を有する周波数分割通信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】既存の光電センサーを利用した通信装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る接触感知部を有する光電センサーを利用した通信装置の構成を示すブロック図である。
【図６】接触感知部の出力信号の例を示す図面である。
【図７】本発明の一実施形態に係る人体接触感知部を有する通信装置で人体を通じて送受信可能な信号の例を示す図面である。
【図８】既存の容量性接触センサーの動作原理を示す図面である。
【図９】既存の容量性接触センサーの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る接触センサーを利用した伝導性パッド（電極）を示す図面である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る接触センサーを利用した伝導性パッド（電極）が非接触状態にある様子を示す図面である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る、人体接触を感知する通信方法の過程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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【図８】
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【図９】
2009518936.tif 000012
【図１０】
2009518936.tif 000013
【図１１】
2009518936.tif 000014
【図１２】
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【国際調査報告】
2009518936.tif 000016
2009518936.tif 000017