CN100466971C - 认证系统 - Google Patents

Abstract

改进了通信的灵活性。在认证系统(1)中，基于当用户为了经过入口/出口通道部分(4)(图6)而作出必要的步行动作时在用户周围形成的步行准静电场(HSE)，经由FET(11)从检测电极(12)检测作为用户固有模式的活体识别信息的组织信息(D5)和步行活动信息(D7)。通过这种方法，能获得用户固有的高识别水平的信息，而无需对用户的活动有任何限制，也无需任何诸如加密等的特殊处理，由此改进了通信的灵活性。

Description

认证系统

技术领域

本发明涉及一种通信系统，并且被优选地应用于例如通过电场发送和接收信息的通信系统。

背景技术

通常，通信系统已经适合于使用辐射场(无线电波)来发送和接收信息，例如在移动电话之间，以及通过电磁感应发送和接收信息，例如在车站的检票和收票机上提供的数据读/写器里的线圈和IC卡的线圈之间。

近年来，已经提出了一种通信系统，如下表1所示，具有适合于与人体皮肤相接触的人体侧通信设备和用户附近的装备(equipment)侧通信设备。在这些通信系统中，通过人体侧通信设备的电极向人体施加交流电压，结果，通过使用在人体侧的通信设备的电极和装备侧的通信设备的电极之间介入的人体作为媒介的电容的作用，导致在装备侧通信设备的电极上的静电感应现象。利用静电感应现象，发送和接收信息(例如，参见非专利文件1)。

除了表1中所示的通信系统，已经提出了许多适于发送和接收信息的通信系统，所述通信系统利用通过使用在发送和接收电极之间介入的人体作为媒介的电容的作用在接收电极上所导致的静电感应现象来发送和接收信息(见专利文件1到9和非专利文件2到5)。

[专利文件1]国际专利申请的国家公开No.11-509380

[专利文件2]专利No.3074644

[专利文件3]日本专利公开No.10-228524

[专利文件4]日本专利公开No.10-229357

[专利文件5]日本专利公开No.2001-308803

[专利文件6]日本专利公开No.2000-224083

[专利文件7]日本专利公开No.2001-223649

[专利文件8]日本专利公开No.2001-308803

[专利文件9]日本专利公开No.2002-9710

[非专利文件1]因特网<URL:http://www.mew.co.jp/press/0103/0103-7.htm>(于2003年1月20日检索)

[非专利文件2]“Development of Information Communication Device withHuman Body Used as Transmission Line”by Keisuke Hachisuka，Anri Nakata，Kenji Shiba，Ken Sasaki，Hiroshi Hosaka and Kiyoshi Itao(Tokyo University)；March 1，2002(Collected Papers for Academic Lectures on Micromechatronics，Vol.，2002，Spring，pp.27-28)(“用人体作为传输线的信息通信设备的开发”，Keisuke Hachisuka，Anri Nakata，Kenji Shiba，Ken Sasaki，Hiroshi Hosaka和Kiyoshi Itao(东京大学)，2002年3月1日，(微机电技术学术讲座论文集，Vol.，2002，春季，pp.27-28))

[非专利文件3]“Development of Communication System within Organism”by Anri Nakata，Keisuke Hachisuka，Kenji Shiba，Ken Sasaki，Hiroshi Hosaka andKiyoshi Itao(Tokyo University)；2002(Collected Papers for Academic Lecturesfor Japan Society of Precision Engineering Conference，Spring，p.640)(“有机体内通信系统的开发”，Anri Nakata，Keisuke Hachisuka，Kenji Shiba，Ken Sasaki，Hiroshi Hosaka和Kiyoshi Itao(东京大学)；2002(日本精密工程协会会议学术讲座论文集，春季，p.640))

[非专利文件4]“Review on Modeling of Communication System UtilizingHuman Body as Transmission Line”by Katsuyuki Fujii(Chiba University)，KoichiDate(Chiba University)，Shigeru Tajima(Sony Computer Science Laboratories，Inc.)；March 1，2002(Technical Reports by The Institute of Image Information andTelevision Engineers Vol.26，No.20，pp.13-18)(“利用人体作为传输线的通信系统建模的评论”，Katsuyuki Fujii(千叶大学)，Koichi Date(千叶大学)，ShigeruTajima(索尼有限公司，计算机科学实验室)；2002年3月1日(图像信息和电视工程学院技术报告，Vol.26，No.20，pp.13-18))

[非专利文件5]“Development of Information Communication Device withHuman Body Used as Transmission Line”by Keisuke Hachisuka，Auri Nakata，Kento Takeda，Ken Sasaki，Hiroshi Hosaka，Kiyoshi Itao(Graduate School ofScience of New Region Creation，Tokyo University)and Kenji Shiba(Science andEngineering Course，Tokyo University of Science)；March 18，2002(Micromechatronics Vol.46；No.2；pp.53-64)(“以人体作为传输线的信息通信设备的开发”，Keisuke Hachisuka，Auri Nakata，Kento Takeda，Ken Sasaki，Hiroshi Hosaka，Kiyoshi Itao(东京大学新领域创新科学研究院)和KenjiShiba(东京理工大学，科学和工程学)；2002年3月18日(微机电技术Vol.46；No.2；pp.53-64))

在这些具有这样构造的通信系统中，因为使用在发送和接收电极之间介入的人体作为媒介的电容的作用是物理作用的前提，所以电极间通信的通信强度依赖于电极的面积。

此外，因为使用在发送和接收电极之间介入的人体作为媒介的电容的作用是物理作用的前提，所以例如当把发射电极安装在人的右腕时，除了从人的右腕到指尖的方向外，物理上不可能有其它方向的通信。当发送电极被安装在人的胸部附近时，除了从人的胸部向前的方向外，物理上不可能有其它方向的通信。

如上所述，在通信系统中，因为使用在发送和接收电极之间介入的人体作为媒介的电容的作用是物理作用的前提，所以存在一个问题，即通信的方向受被安装在人体上的电极的位置所限制，又存在一个问题，即因为通信强度依赖于电极面积，所以通信中的自由度较低。

发明内容

考虑上述问题而作出本发明，并提出了一种能增强通信中自由度的通信系统、通信方法和通信设备。

为了解决上述问题的目的，根据本发明，在认证系统中包括通过准静电场发送和接收信息的发送设备和接收设备，发送设备适合于检测出人体特有的有机体信息，产生根据有机体信息调制的准静电场，并由此使人体带电(electrify)，而接收设备适合于基于人体带电状况的改变而解调有机体信息，并且基于有机体信息识别人体。

因此，认证系统能够实现信息的发送和接收，而没有用户附近的方向限制，具有可靠的机密性，且不用强迫用户进行预定的活动，并且甚至也能基于人体特有的信息来识别在设备和人体之间的关系。

附图说明

图1是示意图，被提供以解释极坐标系；

图2是图表，示出了每个电场相对于距离的相对强度改变(1)；

图3是图表，示出了每个电场相对于距离的相对强度改变(2)；

图4是图表，示出了波长和距离之间的关系；

图5是示意图，被提供以解释人体的组织；

图6是示意图，示出了应用本发明的认证系统的整体构造；

图7是示意框图，示出了卡设备的构造；

图8是示意图，示出了微电极的构造；

图9是框图，示出了波形处理部分的构造；

图10的(A)、(B)、和(C)是示意图，被提供以解释步行(walking)波形；

图11是示意图，被提供以解释波形的截取(cutout)和分割；

图12是流程图，示出了发送处理的过程；

图13是流程图，示出了屏蔽时间确定处理的过程；

图14是流程图，示出了步行信息产生处理的过程；

图15是示意框图，示出了认证设备的构造；

图16是图表，被提供以解释细分区间的积分值；

图17是流程图，示出了认证处理的过程；

图18是流程图，示出了步行波形核对处理的过程；

图19是示意图，被提供以解释计算马式(Mahalanobis)距离的例子；

图20是示意图，被提供以解释认证系统的地板(floor)表面；

图21是示意图，示出了当人体被导致作为理想双极天线时，待形成的准静电场的等势面；

图22的(A)和(B)是示意图，示出了根据本实施例所形成的准静电场的等势面；

图23是示意图，被提供以解释电泄漏的防止；以及

图24是示意图，示出了噪声吸收/接地线的构造。

具体实施方式

现在参照附图详细描述本发明。

(1)发明概要

根据本发明，使用电场发送和接收信息。现在根据电场的关系描述本发明的概要。

(1-1)电场

通常，当电流流过电双极(双极天线)时，根据到天线的距离r产生的电场E能通过如下简单公式描述:

$E_0=A(\frac{1}{r^3}+\frac{\mathrm{jk}}{r^2}+\frac{k^2}{r^1})......\left(1\right)$

其中j是虚数单位，A是常数，且k是波的数量。

如上式(1)所示，电场E能被粗略地分成如下分量:与距离r的三次方成反比例的分量(此后，该分量被称为准静电场)；与距离r的二次方成反比例的分量(此后，该分量被称为感应场)；以及与距离r线性成反比例的分量(此后，该分量被称为辐射场)。

辐射场是传播能力极好的分量，即使当距离r较长时，其也不会迅速衰减，因为它仅仅是与距离r线性成反比例，并且因此，它已经被作为信息通信技术领域中的普通信息传输媒介而使用。

虽然感应场是具有小传输能力的分量，随着距离r的加长，其与距离r的二次方成反比例地衰减，但是近年来它已经在通信信息的部分技术领域中被用作信息传输的媒介。

准静电场是与距离r的三次方成反比例迅速衰减的分量，并且因此不具有传输能力，并且仅表现为与振动源近似的振动。因此，它已不被利用在辐射场和感应场是前提的信息通信技术领域中。

本发明适合于通过使用电场中的准静电场的附近通信(此后称为邻近场通信)方法，在附近的通信范围内发送和接收信息。

(1-2)准静电场

现在更详细地描述准静电场。首先，上面公式(1)中的电场E被描述为如图1中所述的从原点起的在预定距离上位置P(r，θ，Φ)的电场。

在这种情况下，如果假设电荷q和电荷-q通过距离δ而分别存在，并且电荷q在时间t变成“Qcosωt”，然后以电荷q的位置作为原点，在位置P(r，θ，Φ)的电场Er、Eθ和EΦ被分别以如下公式描述:

$E_r=\frac{Q\cos \mathrm{\&omega;t\&sigma;}\cos \mathrm{\&theta;}}{2\mathrm{\&pi;\&epsiv;}{r}^3}(1+\mathrm{jkr})\exp (-\mathrm{jkr})$

$E_{\mathrm{\&theta;}}=\frac{Q\cos \mathrm{\&omega;t\&sigma;}\sin \mathrm{\&theta;}}{4\mathrm{\&pi;\&epsiv;}{r}^3}(1+\mathrm{jkr}+{\left(\mathrm{jkr}\right)}^2)\exp (-\mathrm{jkr})$

E_φ＝0                                       ......(2)

在公式(2)中，电场EΦ为“0”，这意味着从位置P在Φ方向上没有产生任何电场(图1)。

如果与距离r线性成反比例的分量(即，辐射场)被从公式(2)中所表述的电场Er和Eθ中分离，则位置P(r，θ，Φ)的辐射电场E1r和E1θ以如下公式描述:

E_1r＝0

$E_{1\mathrm{\&theta;}}=\frac{Q\cos \mathrm{\&omega;t\&sigma;}\sin \mathrm{\&theta;}}{4\mathrm{\&pi;\&epsiv;r}}{\left(\mathrm{jk}\right)}^2\exp (-\mathrm{jkr})......\left(3\right)$

如果与距离r的二次方成反比例的分量(即，感应场)被从公式(2)中所表示的电场Er和Eθ中分离，则位置P(r，θ，Φ)的感应电场E2r和E2θ以如下公式描述:

$E_{2r}=\frac{Q\cos \mathrm{\&omega;t\&sigma;}\cos \mathrm{\&theta;}}{2\mathrm{\&pi;\&epsiv;}{r}^2}\mathrm{jk}\&CenterDot;\exp (-\mathrm{jkr})$

$E_{2\mathrm{\&theta;}}=\frac{Q\cos \mathrm{\&omega;t\&sigma;}\sin \mathrm{\&theta;}}{4\mathrm{\&pi;\&epsiv;}{r}^2}\mathrm{jk}\&CenterDot;\exp (-\mathrm{jkr})......\left(4\right)$

此外，如果与距离r的三次方成反比例的分量(即，准静电场)被从公式(2)中所表述的电场Er和Eθ中分离，则位置P(r，θ，Φ)的准静电场E3r和E3θ以如下公式描述:

$E_{3r}=\frac{Q\cos \mathrm{\&omega;t\&sigma;}\cos \mathrm{\&theta;}}{2\mathrm{\&pi;\&epsiv;}{r}^3}$

$E_{3\mathrm{\&theta;}}=\frac{Q\cos \mathrm{\&omega;t\&sigma;}\sin \mathrm{\&theta;}}{4\mathrm{\&pi;\&epsiv;}{r}^3}......\left(5\right)$

在公式(3)中，只有辐射场E1r为“0”，这意味着在位置P的切线方向分量(图1)为0。

现在，为了在距离r处展示辐射场、感应场和准静电场的每个的分量的电场强度，现在在公式(3)到(5)中更详细地描述辐射场E1θ、感应场E2θ和准静电场E3θ。

波数k[m^-1]与下列公式中所示的关系中，其中用ω表示角频率，用c表示光速:

$k=\frac{\mathrm{\&omega;}}{c}......\left(6\right)$

如果波数k被代进公式(6)，则“j·exp(-jkr)”被移开，因为它超过了这里的讨论，并且考虑到电荷q和电荷-q之间随时间的最大改变，“cosωt”被假设为1(1)，则得到如下公式:

辐射场

$E_{1\mathrm{\&theta;}}=\frac{\mathrm{Q\&sigma;}\sin \mathrm{\&theta;}}{4\mathrm{\&pi;\&epsiv;}{r}^3}{\left(\frac{\mathrm{\&omega;}}{c}r\right)}^2$

感应场

$E_{2\mathrm{\&theta;}}=\frac{\mathrm{Q\&sigma;}\sin \mathrm{\&theta;}}{4\mathrm{\&pi;\&epsiv;}{r}^3}\frac{\mathrm{\&omega;}}{c}r$

准静电场

$E_{3\mathrm{\&theta;}}=\frac{\mathrm{Q\&sigma;}\sin \mathrm{\&theta;}}{4\mathrm{\&pi;\&epsiv;}{r}^3}......\left(7\right)$

如果通过把距离δ、电荷q(＝Q)和θ分别替换为1(1)、0.001[C]和π/2来重新整理公式(7)，则得到如下公式:

辐射场

$E_{1\mathrm{\&theta;}}=\frac{0.001}{4\mathrm{\&pi;}{\mathrm{\&epsiv;}}_{0}r}{\left(\frac{\mathrm{\&omega;}}{c}\right)}^2$

感应场

$E_{2\mathrm{\&theta;}}=\frac{0.001}{4\mathrm{\&pi;}{\mathrm{\&epsiv;}}_0{r}^2}\frac{\mathrm{\&omega;}}{c}$

准静电场

$E_{3\mathrm{\&theta;}}=\frac{0.001}{4\mathrm{\&pi;}{\mathrm{\&epsiv;}}_0{r}^3}......\left(8\right)$

图2和图3示出了基于公式(8)，通过从质量上绘制辐射场E1θ、感应场E2θ和准静电场E3θ的分量的电场强度而得到的结果。

但是，在图2和3中，示出了频率为1[MHz]的分量的电场的强度，在图3中，图2中所示的分量的距离和电场强度之间的关系通过对数方法以图表的形式示出。

从图3中特别显然地，辐射场E1θ、感应场E2θ和准静电场E3θ的分量的电场强度在某距离r(此后称为分界点)处相等，并且在从分界点以后的距离中，辐射场E1θ占主导地位。相反，在分界点之前的附近，准静电场E3θ占主导地位。

在分界点处，根据上面的公式(8)建立如下公式:

$\frac{\mathrm{\&omega;}}{c}\&CenterDot;r=1......\left(9\right)$

通过下面的公式示出关系式中的光速c，其中λ表示波长，f表示频率:

c＝λ·f                                        ......(10)

下列公式示出关系式中的角频率ω:

ω＝2πf                                         ......(11)

然后，通过把公式(10)和公式(11)代到公式(9)中并重新整理公式(9)，得到下列公式:

$r=\frac{\mathrm{\&lambda;}}{2\mathrm{\&pi;}}......\left(12\right)$

根据公式(12)，从原点到分界点的距离r依波长λ而不同。如图4所示，在准静电场E3θ占主导地位的地方，波长λ越长，则范围越广(从原点到分界点的距离r)。

总结上面的描述，如果空气的相对介电常数ε被假设为1，且空气中的波长被假设为λ，则在距原点的距离r为“r<λ/2π”的范围内，准静电场E3θ占主导地位。

在本发明中，当使用邻近场通信方法发送和接收信息时，通过选择满足公式(12)的范围，在准静电场E3θ占主导地位的空间内信息被发送和接收。

(1-3)准静电场和人体

虽然向人体施加电流以使人体产生辐射场或感应场是必要的，但是因为人体的阻抗很高，所以向人体有效地施加电流是具有物理上的困难的。向人体施加电流从生理上讲也是不希望的。但是对于静电来说，情况完全不同。

也就是说，人体经常带电，正如实验事实所暗示的，在我们每天的生活中都能感受到静电。正如所知的，通过响应于人体的运动而发生的人体表面的带电来产生准静电场，不必要向人体施加电以使人体产生准静电场，但是仅仅有必要使人体带电。

也就是说，通过电荷(电流)的极小的运动就能使人体带电；在人体的表面周围，带电变化在瞬间传导；并且然后从外围大致等方向地形成准静电场的等势面。此外，在准静电场占主导地位的满足上面公式(12)的范围内，辐射场和感应场不具有太大的影响。因此，人体有效地担当天线的作用。这已经通过申请人从实验结果中得到确认。

作为邻近场通信技术，存在的信息适合调制准静电场，通过根据特定信息使人体带电而在人体附近等方向地形成所述准静电场，并且作为结果，在人体的附近形成具有信息的准静电场，通过其来发送和接收信息。

(1-4)准静电场和人体的步行运动

如已经陈述过的，响应于人体的运动而使人体表面带电。现在将详细描述步行和带电之间的关系，所述步行是人体的主要运动之一。这样的关系已经由本申请人在日本专利申请No.2002-314920中被公开。

也就是说，关于随着通过人体的步行运动而使人体表面带电的过程所形成的准静电场(此后，被称为步行准静电场)的强度转移(displacement)，所密切相关的不仅是通道表面和脚底表面之间的电荷运动，而且是相对于通道表面的脚底表面的剥离面积(或接触面积)的改变、和在通道表面和脚底表面之间的距离上的改变。

换句话说，通过人体步行运动而导致的人体表面的带电变化反映了个体特有的模式，所述模式依照通过步行运动而产生的脚的轨迹，根据脚与通道表面之间的静电电容和电荷的变化而产生，并且其中组合了左右脚的相互运动。因此，通过人体步行运动而产生的人体表面上的带电变化的模式反映了有机体(人体)的特征，并且因此能从此而期望认证的高精确度。

因此，本发明适合于基于由人体步行运动产生的人体表面上的带电变化模式，来产生指示人体特有的步行模式的有机体识别信息，并且使用有机体识别信息来执行预定的认证处理。

根据步行特征，不考虑步行状况的不同，在右脚(左脚)的脚尖完成离地的瞬间，左脚(右脚)与通道表面完全接触。

因此，在这样的状况下，右脚和左脚之间的相互带电作用(介入作用)不会发生，并且在该状况下的步行准静电场的强度转移中，幅度的最大峰特定地出现在8Hz±2Hz的频带内。

至于在8Hz±2Hz的频带内出现的幅度峰(此后称为8Hz峰)的细节，参见申请人公开的日本专利申请No.2002-314920(第5页段号[0024]到第12页段号[0056])。本发明中描述的步行运动是指在平整通道表面上的步行运动，而没有特别意识到速度。

如上所述，具有最高强度的8Hz峰出现在执行步行运动时在人体附近形成的步行准静电场内，因此，为了执行邻近场通信的目的，如果试图使人体带电以在人体附近形成具有信息的准静电场，则信息可能被8Hz峰所破坏。

因此，本发明适合于通过依据信息而使人体带电来避免由8Hz峰产生的信息的破坏，同时避免这样的8Hz峰出现的定时(timing)。

(1-5)准静电场和人体的组织结构

如图5所示，人体表皮下的组织结构包括由表皮细胞组成的表皮层SL和真皮层BL，并且在真皮层BL中包含各种蛋白质，诸如被分类为结构蛋白质的胶原质和被分类为传输蛋白质的血色素。已经由申请人确认了表皮下的组织结构的模式是个体特有的信息。

作为检测表皮下的组织结构的模式的方法，例如所描述的方法是可以想到的。在第一种方法中，具有多个附在其表皮表面的平坦的微电极的人体的电势被每个微电极检测作为相对电势差，所述人体当进入到准静电场时带电。

在第二种方法中，具有多个附在其表皮表面的平坦的微电极的人体的电势被每个微电极检测作为相对电势差，所述人体当步行时带电，所述第二种方法利用如上所述的通过其步行运动而使人体带电的事实。

在上述的两种方法中，检测出每个微电极下的结构和微电极之间的静电电容之差。这意味着检测出每个微电极下的组织结构，即用于识别个体的作为信息的组织模式。在两个方法中，用于检测的高频信号不被直接从外部施加到皮肤上，并且因此考虑到当执行检测时，没有向人体强加生理上的负担。

例如，如果以EN(i)表示排列在人体表面上的一个微电极，则以md(i)表示到微电极EN(i)下的真皮层BL的最深层的距离，且以ε表示相对介电常数，并且以ε0表示真空电恒量的介电常数，然后通过下列公式描述微电极EN(i)和微电极EN(i)下的真皮层BL的最深层之间且其间距离为md(i)的情况下的静电电容C(i):

$C\left(i\right)={\mathrm{\&epsiv;\&epsiv;}}_0\frac{S}{\mathrm{md}\left(i\right)}......\left(13\right)$

并且当人体带电为电荷Q时由微电极EN(i)检测的电势V(i)通过下列公式描述:

$V\left(i\right)=Q\&CenterDot;\frac{\mathrm{md}\left(i\right)}{{\mathrm{\&epsiv;\&epsiv;}}_{0}S}......\left(14\right)$

实际上，检测出的电势不仅受从微电极EN(i)到真皮层BL的最深层之间的距离md(i)的影响，而且受皮肤静脉等的存在的影响。

因此，用仅仅对于例如包括在真皮层BL中的血管的限制来对距离md(i)作出精确的确定是有困难的，而且表皮下血管的存在也会反映在所测值中。已知表皮下的组织结构指示个体特有的特征，且与例如指纹有永久的联系，对静脉模式来说也是一样的。因此，对于每个微电极的电势差模式反映了包括电极下面的表皮下组织和静脉的活体组织的特征，并且因此能期望认证的高精确度。

因此，本发明适合于基于表现活体组织特征的电势差模式来产生指示人体特有的组织模式的活体有机体识别信息，并利用活体有机体识别信息执行预定的认证处理。

如上所述，本发明利用了准静电场的性质和人体的性质。总结本发明，在准静电场占主导地位的范围内，发送侧产生指示基于人体表面的带电变化而获得的步行模式、和活体组织模式的活体有机体识别信息，所述带电变化是由人体的步行运动导致的；然后为了邻近场通信的目的使人体带电以使人体担当起天线的作用，同时避免出现8Hz峰的定时；以及，作为结果，在人体的附近形成具有活体有机体识别信息的准静电场。

其间，在通过在人体附近形成的准静电场来检测出活体有机体识别信息之后，接收侧利用事先注册的注册者信息执行预定的认证处理。下面要描述应用本发明的一个实施例。

(2)本发明的一个实施例

(2-1)认证系统的整体构造

在图6中，参考数字1表示应用本发明的认证系统的整体构造。认证系统包含:例如在公司的入口处所提供的认证设备2；以及移动设备(此后称为卡设备)3，可附加且可拆下地提供在利用该公司的人体(此后称为用户)手臂的预定位置。

认证设备2包含:入口/出口通道部分4，为进出而提供；出口门5，在入口/出口通道部分4的出口侧提供，能打开也能关闭，当有必要时，所述认证设备2适合于执行与向穿过入口/出口通道部分4且打开关闭的出口门5的用户所提供的卡设备3的邻近场通信。

(2-2)卡设备的构造

如图7所示，卡设备3包含电场检测部分10、发送部分20和带电感应部分30。

电场检测部分10具有场效应晶体管(此后称为FET)11、依次通过检测电极12和电介质13与用户表皮OS连接的FET 11的栅极，所述用户表皮OS是检测目标。FET 11的源极和漏极与放大器14相连。

电场检测部分10适合于依次通过电介质13和检测电极12来检测在用户附近形成的步行准静电场HSE(图7)的强度的变化，所述变化是由来到入口/出口通道部分4附近的用户表面的带电而导致的，并且所述电场检测部分10通过放大器14把它发送到发送部分20，作为放大的步行带电变化信号S1。

在该情况下，因为响应于用户的步行运动而形成的步行准静电场HSE的强度变化出现在次声频带，所以电场检测部分10能精确地检测出实质的强度变化，而不会被诸如哼声(hum)噪声的噪声影响。

电场检测部分10通过用户表皮OS直接接触电介质13，并且因此能高灵敏度地检测出步行准静电场HSE的强度变化。此外，例如通过用带有高介电常数的软乙烯基氯化物来形成电介质13，能更灵敏地检测出强度变化。

除了上述构造，在导电容器与FET 11电气分离的状况下，电场检测部分10被提供了导电容器15，所述导电容器15环绕在FET 11的外围，并因此能最大程度地避免除了检测用户的步行准静电场HSE之外的检测。

此外，在电场检测部分10中，例如如图8中所示，面向用户表皮OS的检测电极12的电极表面12a被以大致相同的形状和尺寸分为多个微电极，并且FET和放大器(未示出)以与检测电极12的FET 11和放大器14相同的连接条件，并且以与到FET 11的路线不同的路线，与每个所分割的微电极连接。

因此，在电场检测部分10(图7)中，由用户的步行运动导致在用户表皮OS上形成的步行准静电场HSE的强度的变化经过每个微电极被发送到低通滤波器(此后称为LPF)22，作为放大的步行带电变化信号S1，并且强度变化通过每个微电极被发送到组织信息产生部分21，作为本地放大的步行带电变化信号A1到An。

本实施例中所描述的步行运动是指在平坦的通道表面上，没有特别意识到速度的步行运动。

发送部分20包含组织信息产生部分21、LPF 22、波形处理部分23和调制电路24。它把由电场检测部分10提供的放大的步行带电变化信号S1和放大的步行带电变化信号A1到An之中的放大的步行带电变化信号A1到An输入到组织信息产生部分21，并把放大的步行带电变化信号S1输入到LPF22。

参照图5如上所述，放大的步行带电变化信号A1到An是通过各自的微电极检测的作为相对电势差的人体电势，示出了指示包括检测电极12下的表皮下组织和静脉的活体组织的特征的电势差模式。

组织信息产生部分21基于放大的步行带电变化信号A1到An做模-数转换，以使它们数字化，基于每个数字化的放大的步行带电变化数据产生在检测电极12下的表皮下的组织模式，作为二维表示的组织信息D5，并把它发送到调制电路24。

LPF 22从由放大器14提供的方大的步行带电变化信号S1中提取例如20Hz或以下的低频分量，并把它作为步行带电变化信号S2发送到波形处理部分23。

如图9中所示，波形处理部分23包含A/D(模/数)转换部分41、峰检测部分42、峰预测部分43、屏蔽时间确定部分44和步行信息产生部分45。波形处理部分23用A/D转换部分41把LPF 22提供的步行带电变化信号S2数字化，并把作为结果的步行带电变化数据D1发送到峰检测部分42和步行信息产生部分45。

如图10(A)所示，峰检测部分42监测由A/D转换部分41提供的步行带电变化数据D1中带电变化波形内的8Hz±2Hz的波段，并检测该波段内出现的8Hz峰Px。

当检测8Hz峰Px时，峰检测部分42基于卡设备3中的时钟产生当8Hz峰Px被检测出来的时间(此后称为当前时间)t(n)，作为当前时间数据D2，并把它发送到峰预测部分43。

峰预测部分43保持存储在内部存储器(未示出)内的过去8Hz峰Px的时间(此后这个时间称为过去时间)t(n-1)，所述过去8Hz峰Px出现在在当前时间t(n)出现的8Hz峰Px紧前，并且峰预测部分43基于当前时间t(n)和过去时间t(n-1)，通过把当前时间t(n)和过去时间t(n-1)之间的差加到当前时间t(n)上，来预测在出现在当前时间的8Hz峰Px之后将立即出现的将来8Hz峰Px的时间(此后称为将来时间)t(n+1)，如下列公式所表述的:

t(n+1)＝t(n)+(t(n)-t(n-1))         ......(15)

峰预测部分43产生将来时间t(n+1)作为所预测的时间数据D3，并把所预测的时间数据D3和当前时间数据D2发送到屏蔽时间确定部分44。

如图10(B)所示，屏蔽时间确定部分44确定通过计算屏蔽时间段MTZ的开始时间ST(n)和结束时间FT(n)而在随后的阶段中将通过调制电路24(图7)调制的时间段(此后称为屏蔽时间段)MTZ。

特别地，屏蔽时间确定部分44事先预设周期(此后称为预测峰下降周期)Δt1，所述预测峰下降周期Δt1于8Hz峰Px出现时开始，于到达预定的幅度水平时结束，所述屏蔽时间确定部分44根据下面的公式计算屏蔽时间段MTZ的开始时间ST(n):

ST(n)＝t(n)+Δt1                    ......(16)

屏蔽时间确定部分44也事先预设周期(此后称为预测峰上升周期)Δt2，所述预测峰上升周期Δt2于预定的幅度水平时开始，于出现8Hz峰Px时结束，所述屏蔽时间确定部分44根据下面的公式计算屏蔽时间段MTZ的结束时间FT(n):

FT(n)＝t(n+1)-Δt2                 ......(17)

这样，通过从8Hz峰Px和在8Hz峰Px之后立即出现的8Hz峰Px之间的间隔(此后称为8Hz峰间隔)PS中去除事先预设的预测峰下降周期Δt1和预测峰上升周期Δt2，屏蔽时间确定部分44确定屏蔽时间段MTZ，其中避免8Hz峰Px，并且把它作为屏蔽时间数据D4发送到调制电路24(图7)。

步行信息产生部分45对于预定的时间周期，获得由A/D转换部分41提供的步行带电变化数据D1，并识别对应于该预定的时间周期的步行带电变化数据D1中出现在带电变化波形中的所有gHz峰Px(图10(A))，并且从所识别的8Hz峰Px的8Hz峰间隔PS(图10(B))中，去除这种与事先存储在内部存储器中的峰间隔平均宽度比较、在预定的允许范围之外的8Hz峰间隔PS。

在这种情况下，因为8Hz峰Px被设置为指标(index)，所以步行信息产生部分45能精确地留下相对于稳定的步行运动部分的8Hz峰间隔PS。

然后，步行信息产生部分45截取如下所述的部分作为一步(one-step)波形TH，所述部分相应于从8Hz峰Px的中心位置到在8Hz峰Px和在8Hz峰Px紧前的8Hz峰Px之间的紧邻的位置的部分，再加上从8Hz峰Px的中心位置到在8Hz峰Px和在8Hz峰Px紧后的8Hz峰Px之间的紧邻的位置的部分，如图11所示。

在这种情况下，因为8Hz峰Px也被设置为指标，所以步行信息产生部分45能精确地截取相应于步行运动中实际的一步的作为一步波形TH的部分。

步行信息产生部分45用大致相等的间隔，在时间轴方向上把一步波形TH分割成例如二十一个细分区间CSU1到CSU21；对每个分割的细分区间CSU1到CSU21，积分和规一化每个幅度值(指示带电变化强度的值)；产生作为结果的二十一个积分值，作为指示一步波形TH中每部分的特征(步行模式)的步行信息D7；并且把它发送到调制电路24(图7)。

调制电路24在例如卡设备3被制造时，对事先存储在卡设备3中的存储器(未示出)内的ID(标识符)信息D6执行数据调制处理，然后对由组织信息产生部分21提供的组织信息D5执行数据调制处理，最后对由步行信息产生部件45提供的步行信息D7执行数据调制处理。调制电路24能基于预定的设置操作，根据需要改变数据的顺序，其中对该数据应执行数据解调处理。

特别地，调制电路24用预定的调制方法对ID信息D6(组织信息D5或步行信息D7)执行数据调制处理，以产生带有高频的调制信号HS，并且仅在由屏蔽时间确定部分44提供的屏蔽时间数据D4内的屏蔽时间段MTZ期间，把调制信号HS施加到带电感应电极31。

带电感应电极31根据由调制电路24提供的调制信号HS的频率，仅在屏蔽时间段MTZ期间振荡，并且根据振荡从带电感应电极31中产生准静电场(调制信号HS)。

这样的准静电场(调制信号HS)导致根据带电感应电极31的振荡(调制信号HS)，用户仅在屏蔽时间段MTZ期间带电，并且因此担当天线的作用，并且如图10(C)所示，根据振荡的准静电场(此后称为信息传输准静电场)DSE(图6)环绕用户的表面等方向地传播。

如上所述，在发送部分20中，通过改变用户的带电状况，用户被使得担当起天线的作用，结果，形成信息传输准静电场DSE，对其叠加ID信息D6(组织信息D5或步行信息D7)。

在这种情况下，在发送部分20中，用户在屏蔽时间段MTZ(图10)带电，其中避免了在步行准静电场HSE中的强度改变中出现的带有最高强度的8Hz峰Px，使得能防止叠加在信息传输准静电场DSE上的ID信息D6被8Hz峰Px所破坏。

如果以1表示空气的相对介电常数，以λ表示空气中的波长，以r表示对于卡设备3和认证设备2之间的通信的最大距离，以f表示提供给带电感应电极31的调制信号HS的频率，则发送部分20能把与满足下列公式的频率f一致的准静电场振荡从带电感应电极31传播到用户:

$f<\frac{c}{2\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;r}......\left(18\right)$

这是通过把公式(10)代入到上述公式(12)并对所得的公式重新整理而得到的。

因此，当通过使经过入口/出口通道部分4的用户担当天线的作用而执行邻近场通信时，参照图3和4如上所述，发送部分20能形成通信空间，作为其内非传播信息传输准静电场DSE(图6)一直占主导地位的空间(实质闭合空间)，并且作为结果，通信输出能被减弱到在通信空间的外部通信内容不被传播的程度，并且因此，通信内容的机密性能被可靠地保护。

发送部分20实际上适合于在未示出的控制部分的控制下，按照预定发送程序，在组织信息产生部分21、LPF22、波形处理部分23和调制电路24以软件方式执行发送处理。现在将使用下面的流程图描述关于发送处理的过程。

如图12所示，发送部分20从规程RT1的开始步骤进行到下一步SP1，提取由电场检测部分10提供的放大的步行带电变化信号S1的低频分量，以产生步行带电变化信号S2，并进行到下一步SP2。

在步骤SP2中，发送部分20基于步行带电变化信号S2执行模/数转换，以产生步行带电变化数据D1，并进行到屏蔽时间确定处理规程SRT1。

如图13所示，在步骤SP11中，发送部分20基于在步骤SP2(图12)产生的步行带电变化数据D1而检测8Hz峰Px(图10(A))，并且在识别出其当前时间t(n)后，进行到下一步SP12。

在步骤SP12中，发送部分20根据上述公式(15)预测在步骤SP11所检测出来的8Hz峰Px的下一个将被检测的8Hz峰Px的将来时间t(n+1)，并且进行到下一步SP13。

在SP13中，发送部分20基于在步骤SP11识别的当前时间t(n)和在步骤SP12预测的将来时间t(n+1)，通过根据上面的公式(16)和(17)计算开始时间ST(n)和结束时间FT(n)，确定屏蔽时间段MTZ，并进行到下一个步行信息产生处理规程SRT2(图12)。

如图14所示，在步骤SP21中，发送部分20相应于预定的时间周期，获得在步骤SP2(图12)产生的步行带电变化数据D1，然后进行到步骤SP22。

在步骤SP22中，发送部分20识别在步骤SP21获得的相应于预定的时间周期的步行带电变化数据D1内出现的所有8Hz峰Px(图10(A))，然后进行到下一个步骤SP23。

在步骤SP23，发送部分20从在步骤SP22识别的8Hz峰Px的8Hz峰间隔PS(图10(B))中去除与除了稳定的步行运动之外的运动相应的8Hz峰间隔PS，所述除了稳定的步行运动之外的运动诸如当正在开始或正在结束步行时执行的步行运动和当正在停止步行时执行的运动，然后进行到下一步SP24。

在步骤SP24，发送部分20从与稳定的步行运动部分相应的步行带电变化数据D1里的波形中截取一步波形TH(图11)，然后进行到下一步SP25。

在步骤SP25中，发送部分20把在步骤SP24截取的一步波形TH分割成例如二十一个细分区间CSU1到CSU21；积分并归一化细分区间CSU1到CSU21的幅度值，以产生步行信息D7；然后进行到下一个步骤SP3(图12)。

在步骤SP3中，发送部分20基于由电场检测部分10提供的放大的步行带电变化信号A1到An，产生组织信息D5，然后进行到下一个步骤SP4。

在步骤SP4中，发送部分20对由卡设备3中的存储器提供的ID信息D6、在步骤SP3产生的组织信息D5、或由步行信息产生处理规程SRT2产生的步行信息D7，执行数据调制处理，以产生调制信号HS，然后进行到下一个步骤SP5。

在步骤SP5中，通过在由屏蔽时间确定处理规程SRT1确定的屏蔽时间段MTZ期间，把在步骤SP4产生的调制信号HS施加到带电感应电极31上，以改变用户的带电状况，发送部分20调制在用户附近形成的步行准静电场HSE(图6)(图10(C))，然后进行到下一步SP6。

在这种情况下，通过认证设备2得到环绕于用户表面而等方向地形成的信息传输准静电场DSE(图6)。

在步骤SP6中，发送部分20确定在步骤SP4的数据调制处理是否已完成。如果还没有完成，则发送部分20返回到步骤SP4并再次执行数据调制处理。相反，如果已经完成，则发送部分20进行到下一个步骤SP7并结束发送过程。

如上所述，在发送部分20中，通过仅在屏蔽时间段MTZ(图10)期间改变用户的带电状况，在该期间避免了在步行准静电场HSE的强度变化里最高强度地出现8Hz峰Px，可以使得用户担当起天线的作用，并且在避免调制信号HS被8Hz峰Px破坏的同时，在用户的附近形成信息传输准静电场DSE(图6)。

(2-3)认证设备的构造

如图15所示，认证设备2包含电场检测部分50和认证处理部分60。

电场检测部分50被提供在例如入口侧的入口/出口通道部分4的内表面上，并且包含检测电极52，所述检测电极52代替了卡设备3的电场检测部分10(图7)内的检测电极12，所述检测电极52没有像上面参照图8描述的那样的微电极(也就是说，电极表面没有被分割)。除此之外，其构造与电场检测部分10的构造相同。

认证处理部分60包含:LPF 22，与卡设备3的发送部分20(图7)中的类似；波形处理部分61，其构造与其中没有步行信息产生部分45(图9)的波形处理部分23的构造相同；以及认证部分62。

认证设备2，在与卡设备3大致相同的时间，依次经过电场检测部分50和放大器14，检测在靠近入口/出口通道部分4以通过它的用户附近形成的信息传输准静电场DSE(步行准静电场HSE)内的强度变化，作为放大的步行带电变化信号S11；通过LPF 12仅提取低频分量；并把它作为带电变化信号S12发送到波形处理部分61和认证部分62。

在这种情况下，波形处理部分61基于带电变化信号S12，在卡设备3执行处理的同时，执行与上面参照图13所描述的处理类似的每个处理，之后，确定与卡设备3的同一时间段相应的屏蔽时间段MTZ，然后把它发送到认证部分62，作为屏蔽时间数据D14。

认证部分62基于由波形处理部分61提供的屏蔽时间数据D14和由LPF22提供的带电变化信号S12，利用预存储在内部存储器(未示出)里的ID列表，以及通过预定注册处理事先注册在内部存储器内的注册者组织信息和注册者步行信息，执行预定的认证处理。

注册处理在用户的步行运动期间，通过附在用户手臂的预定注册设备的检测电极(未示出)来执行，其中附在用户手臂的位置与例如当向用户提供卡设备3时，提供给用户的卡设备3的检测电极12(图7)被附上并与其接触的位置相同。

在这种情况下，与卡设备3类似，注册设备产生注册者组织信息，所示注册者组织信息二维地示出检测电极下的真皮下的组织模式，并且注册设备把其注册到认证设备2的内部存储器中。此外，如图16所示，例如，注册设备把关于五个步的每个一步波形TH分割为二十一个细分区间CSU1到CSU21(图11)，然后，与卡设备3类似，在认证设备2的内部存储器中，对作为积分和归一化结果而得到的细分区间CSU1到CSU21(此后称为注册参数群)注册一组二十一个积分值，作为指示注册者步行特征的注册者步行信息。

作为认证处理，认证部分62首先仅在屏蔽时间数据D14内的屏蔽时间段MTZ期间，根据预定的解调方法，对由LPF 22提供的带电变化信号S12执行解调处理，并提取出叠加到带电变化信号S12(信息传输准静电场DSE)上的ID信息D6、组织信息D5、或步行信息D7。

然后，作为第一阶段，认证部分62核对存储在内部存储器上的ID列表与ID信息D6。然后，只有当在ID列表内存在与ID信息D6相应的信息时，作为第二阶段，它才核对存储在内部存储器上的注册者组织信息与组织信息D5。然后，只有当存在与组织信息D5相应的注册者组织信息时，作为第三阶段，它才核对存储在内部存储器上的注册者步行信息与步行信息D7。然后，只有当存在与步行信息D7相应的注册者步行信息时，它才打开入口/出口通道部分4的出口门5(图7)。

认证处理部分60实际上适合于在未示出的控制部分的控制下，根据预定的发送程序，通过LPF 22、作为软件的波形处理部分61和认证部分62，执行认证处理。现在将利用流程图来描述关于认证处理的过程。

如图17所示，认证处理部分60从规程RT2的开始步骤进行到下一步SP31；并通过对在与卡设备3相同的时间由电场检测部分50检测出和提供的放大的步行带电变化信号S11，执行与由上述卡设备3在步骤SP1和SP2(图12)执行的每个处理相同的处理，来产生带电变化数据；然后进行到下一个屏蔽时间确定处理规程SRT11。

在屏蔽时间确定处理规程SRT11中，认证处理部分60通过对在步骤SP31产生的带电变化数据，执行与对卡设备3执行的屏蔽时间处理规程SRT1(图13)的每个处理相同的处理，确定屏蔽时间段MTZ，然后进行到下一个步骤SP32。

在步骤SP32，认证处理部分60通过在由屏蔽时间确定处理规程SRT11确定的屏蔽时间段MTZ期间，对在步骤SP31产生的带电变化数据执行数据解调处理，提取出叠加在带电变化数据上的ID信息D6、组织信息D5或步行信息D7，并且然后进行到下一个步骤SP33。

在步骤SP33中，认证处理部分60核对在步骤SP32中提取的ID信息D6与预存储在内部存储器中的ID列表，并确定在ID列表中是否存在与ID信息D6相应的信息。

如果不存在这样的信息，则指示该设备不是公司提供的卡设备3，而是伪(fake)设备。在这种情况下，认证处理部分60进行到下一个步骤SP36并结束认证处理。

相反，如果存在这样的信息，则指示该设备是公司提供的卡设备3。在这种情况下，认证处理部分60进行到下一个步骤SP34。

在步骤SP34中，认证处理部分60核对在步骤SP32中提取的组织信息D5与事先注册在内部存储器内的注册者组织信息，以确定是否存在与组织信息D5相应的注册者组织信息。

如果不存在注册者组织信息，则指示具有卡设备3的用户不是与公司相关的人。在这种情况下，认证处理部分60进行到下一个步骤SP36并结束认证处理。

相反，如果存在这样的注册者组织信息，则指示具有卡设备3的用户很可能是与公司相关的人。在这种情况下，认证处理部分60进行到下一个步行核对处理规程SRT13。

在图18中的步骤SP41中，认证处理部分60对从在步骤SP32中检测的一步波形得到的一组积分值确定距所注册的参数的分布中心的Mahalanobis距离，所述所注册的参数已经通过认证处理部分注册。对于所有的注册者都要确定Mahalanobis距离。

事实上，Mahalanobis距离越短，认证处理部分60计算出的注册者识别率越高，并且Mahalanobis距离越长，计算出的注册者识别率越低。

在步骤SP43，认证处理部分60确定在步骤SP42计算出的多个注册者识别率中的任意一个是否等于或大于90％。如果小于90％，则指示用户的一步相对于注册在内部存储器内的注册者的步的符合率较低，也就是说，该用户不是注册者本人。在这种情况下，认证处理部分60识别出用户不是注册者，并且进行到下一个步骤SP36并结束认证处理。

相反，如果是90％或者更高，则指示用户是注册者本人。在这种情况下，认证处理部分60识别出该用户是与公司相关的人，并进行到下一个步骤SP35(图17)。

在步骤SP35中，认证处理部分60打开入口/出口通道部分4的出口门5(图6)，并且此后，进行到下一个步骤SP36并结束认证处理。

如上所述，认证处理部分60不仅基于ID信息D6确定卡设备3的身份(identity)，而且基于组织信息D5(活体组织模式)和步行信息D7(步行模式)确定用户的身份，并且因此能安全地识别卡设备3和用户之间的关系，而不用执行诸如在卡设备3侧的组织信息D5到D7的加密处理的特殊处理。因此，认证处理部分60甚至能防止偷了卡设备3的第三人代替用户(与公司有关的人)从入口/出口通道部分4通过。

(2-4)邻近场通信的辅助装置

如图20所示，除了上面的构造，在认证系统1没有被放在地面(此后称为建筑物地板表面)Y2上，但是以预定间隔dx(间隙)与建筑物地板表面Y2分离的状况下，为认证系统1提供入口/出口通道部分4的地板表面(此后称为通路地板表面)Y1。

在这种情况下，用户的脚和建筑物地板表面Y2之间的静电电容被降低到比用户和侧表面电极7之间的静电电容小与通路地板表面Y1和建筑物地板表面Y2之间的间隔dx对应的量，并且因此能防止从脚到建筑物地板表面Y2的信息传输准静电场DSE(步行准静电场HSE)的泄漏。

除此以外，也可以防止由于建筑物地板表面Y2的不一致性而导致的噪声(以下称为环境噪声)KN被从通路地板表面Y1感应到用户，所述噪声诸如由于建筑物地板表面Y2的钢材接缝表面之间的间隙或钢材生锈引起的电气不稳定条件而导致的放电噪声。

因此，在通信系统中，可以在更稳定的条件下形成信息传输准静电场DSE(步行准静电场HSE)的等势面，当用户带电且带电变化在用户表面的周围瞬间传导的时候，环绕用户表面大致等方向地形成所述等势面，并且因此它可以是稳定的邻近场通信。

根据图21和图22的比较，这将是可视而显然的，所述图21示出了当人体用作为理想的双极天线时的准静电场的等势面，图22示出了根据本实施例的实验结果。

此外，如图23所示，认证系统1的认证设备2适合于防止经由FET 11和放大器14，从检测电极52到认证处理部分60的通路上的信号泄漏。特别地，首先，导电容器15被与FET 11电气分离；第二，只有认证处理部分60与接收通路的地面连接。

第三，作为用于防止这样的泄漏的装置，与经由认证处理部分60，从FET 11到地面的通路上的静电电容SC 2相比，认证设备2适合于降低FET11和地面之间的静电电容SC 1，例如，通过增加FET 11和地面之间的间隔(高度)。

因此，认证设备2能把由检测电极52检测的信息传输准静电场DSE(步行准静电场HSE)经由FET 11有效感应到认证处理部分60，并由此高灵敏度地接收环绕用户而形成的信息传输准静电场DSE。

(2-5)操作和效果

在具有上述构造的通信系统1中，在用户通过入口/出口通道部分4(图6)所实质上要求的用户的步行运动期间，基于在用户附近形成的步行准静电场HSE，作为活体有机体识别信息的组织信息D5和步行信息D7经过FET11被从检测电极52中检测出来。

因此，在认证系统1中，可以得到特有用户的具有较高可识别性的信息，而不用控制用户的运动，也不用执行诸如加密的特殊处理。

此外，因为由相同的检测电极52得到组织信息D5和步行信息D7，所以认证系统1能被小型化。因此，能通过减小与人体接触的面积，来降低用户的不舒适感。

在这种情况下，在认证系统1的卡设备3中，产生根据用户特有的场信息D5和步行信息D7(ID信息D6)而调制的准静电场以使用户带电，并且通过具有保密性的信息传输准静电场DSE来发送信息，所述信息传输准静电场DSE在用户的附近被等方向地形成。

在这种情况下，在认证系统1中，利用了准静电场的性质和用户(人体)的性质，并且通过卡设备3和认证设备2从人体特有的运动模式中检测个体共有的8Hz峰Px，以及在同一时间执行同样的处理，来确定屏蔽时间段MTZ。

如上所述，在认证系统1中，在用户通过入口/出口通道部分4(图7)所实质上要求的用户的步行运动期间，由用户的带电或步行产生的准静电场不仅被用来使发送侧和接收侧同步，而且用来得到特有的组织信息D5和步行信息D7。此外，通过在作为天线的用户周围形成的准静电场发送和接收组织信息D5和步行信息D7。因此，能相当大地提高通信效率。

认证系统1不仅确定卡设备3的身份，而且确定用户特有的组织信息D5(活体组织模式)和步行信息D7(步行模式)的身份，并且因此，甚至卡设备3和用户之间的关系能被安全地识别，而不用在卡设备3侧提供诸如对组织信息D5到D7的加密处理的特殊处理。

根据上述构造，准静电场不仅被用来使发送侧和接收侧同步，而且用来得到特有的组织信息D5和步行信息D7。此外，利用在作为天线的用户周围生成的准静电场发送和接收组织信息D5和步行信息D7，并且因此能通过准静电场实现发送和接收，而没有在用户附近的任何的方向上的限制，能够确保保密性，不用强迫用户执行预定运动，并且甚至能基于人体特有的信息识别设备和人体之间的关系。所以，能提高使用准静电场通信的自由度。

(3)其它实施例

在上述实施例中，描述是基于这样的情况，即基于经由电场检测部分，10的检测电极12提供的放大的步行带电变化信号A1到An而产生组织信息D5的组织信息产生部分21、或基于由检测电极12提供的放大的步行带电变化信号S1而产生步行信息D7的步行信息产生部分45被应用为用于产生人体特有的活体有机体信息的活体有机体信息产生装置。但是，本发明不限于此，而是能够应用其它各种活体信息产生装置，用于产生关于诸如指纹和细胞的各种其它活体有机体的活体有机体信息。

在上述实施例中，描述是基于这样的情况，即由作为步行信息产生装置的步行信息产生部分45响应于人体步行运动而从在人体周围形成的步行准静电场HSE的强度转移中，检测出8Hz峰Px。但是，本发明不限于此，而是可以检测出由两只脚的各种其它运动而在人体周围产生的电场转移的峰，所述两只脚的各种其它运动诸如快走、楼梯上的上下运动和在同一地方的踏步运动，也就是，包括以下情形的这样的运动:其中一只脚的整体脚底表面与地面接触，而另一只脚的脚尖刚好离开地面。

在这种情况下，步行波形中幅度的峰根据从当右脚(左脚)完全与地面接触时直到当右脚(左脚)的脚尖刚好离开地面时而执行的运动的速度而变化。因此，通过检测在按照从当待检测的两只脚运动中的右脚(左脚)完全与地面接触时直到当右脚(左脚)的脚尖已经刚好离开地面时的运动速度的频带中出现的幅度的峰，作为指标而代替8Hz峰，能得到与上述实施例类似的效果。

在这种情况下，如果基于按照从当待检测的两只脚运动中的右脚(左脚)完全与地面接触时直到当右脚(左脚)的脚尖已经刚好离开地面时的运动速度的频带，屏蔽时间确定部分44改变预测的峰的下降周期Δt1和预测的峰的上升周期Δt2，则能在更稳定的条件下执行邻近场通信。

在上述实施例中，描述是基于这样的情况，即作为发送设备的卡设备3位于与其接触的用户手臂的预定部分。但是本发明不限于此，而是卡设备3可以位于与其接触的用户表皮的各种其它位置。例如，它可以被嵌入到纽扣耳环中。

此外，在上述实施例中，描述是基于这样的情况，即卡设备3是以卡的形状而形成的。但是本发明不限于此，而是卡设备3可以以各种其它形状而形成。毕竟，如果它仅作为移动类型，任何的形状都是可能的。

此外，在上述实施例中，描述是基于这样的情况，即在入口/出口通道部分4以预定间隔dx与建筑物地板表面Y2(图20)分离的条件下，为入口/出口通道部分4提供通路地板表面Y1。但是本发明不限于此，而是可以在间隔dx内填充具有较低相对介电常数的材料。

在这种情况下，如果以ε表示在通路地板表面Y1和建筑物地板表面Y2之间填充的材料的相对介电常数，以dx表示通路地板表面Y1和建筑物地板表面Y2之间的间隔，以ε0表示真空中电恒量的介电常数，并且以S表示用户脚底的面积，则用户的脚和建筑物地板表面Y2之间的静电电容CY2近似为下面公式表示的关系:

$\mathrm{CY}2={\mathrm{\&epsiv;}}_0\&CenterDot;\mathrm{\&epsiv;}\frac{S}{\mathrm{dx}}......\left(19\right)$

因此，如果考虑到上述关系而选择门地板表面Y1和地面表面Y2之间的距离dx以及填充在门地板表面Y1和地面表面Y2之间的材料的相对介电常数ε，则用户的脚和地面表面Y2之间的静电电容CY2必然能被降低到小于用户和检测电极52之间的静电电容。因此，能更安全地防止从用户的脚到地面表面Y2的信息传输准静电场DSE(步行准静电场HSE)的泄漏，并且因此能更安全地使邻近场通信稳定。

此外，在上述实施例中，描述是基于这样的情况，即在入口/出口通道部分4以预定间隔dx与建筑物地板表面Y2(图20)分离的条件下，为入口/出口通道部分4提供通路地板表面Y1，作为防止用户和地面被彼此电耦合的耦合防止装置。但是本发明不限于此，而是可以提供放置在通路地板表面Y1上的噪声吸收/接地线80，并接地到建筑物地板表面Y2，如图24所示。

在这种情况下，与上述实施例类似，可以防止这种由建筑物地板表面Y2的不一致性而导致的噪声(此后称为环境噪声)KN被从通路地板表面Y1感应到用户，并因此稳定了邻近场通信。此外，如果在通路地板表面Y1和建筑物地板表面Y2之间不仅提供间隔dx，而且提供噪声吸收/接地线80，则更能提高邻近场通信的稳定性。

此外，在上述实施例中，描述是基于这样的情况，即由FET 11(与微电极连接的FET)检测出用户的带电变化(信息传输准静电场DSE或步行准静电场HSE)作为放大的步行带电变化信号S1(A1到An)。但是本发明不限于此，而是用户带电状况的变化可以通过各种其它检测装置来检测，所述各种其它检测装置诸如:感应电极型场强度测试仪，用于测量通过感应电压感应的电势；感应电极型调制放大系统场强度测试仪，用于对通过使用断路器(chopper)电路和振荡电容等的感应电极而得到的方向信号进行AC转换；电光效应型场强度测试仪，用于把电场施加到具有电光效应的材料上以测量在材料中导致的光传播特征的变化；以及，仅对于卡设备3的，静电计、分流电阻型场强测试仪、电流收集型场强度测试仪等。

此外，在上述实施例中，描述是基于这样的情况，即通过调制电路24和带电感应部分30来实现带电感应装置。但是本发明不限于此，而是可以通过各种其它构造来实现带电感应装置。

此外，在上述实施例中，描述是基于这样的情况，即通过LPF22和认证部分62实现解调装置。但是本发明不限于此，而是可以通过各种其它构造来实现解调装置。

此外，在上述实施例中，描述是基于这样的情况，即基于作为活体有机体信息的组织信息D5和步行信息D7，通过作为识别装置的认证部分62识别用户。但是本发明不限于此，而是可以基于组织信息D5和步行信息D7的其中之一来识别用户。或者，可以通过活体有机体信息，诸如与组织信息D5和步行信息D7相组合并添加到其中的指纹，来识别用户。

此外，在上述实施例中，描述是基于这样的情况，即通过提供在用户附近的作为移动型发送设备的卡设备3、和提供在预定的控制目标上作为接收设备的认证设备2之间的一个用户来执行邻近场通信。但是本发明不限于此，而是可以通过多个用户执行邻近场通信。在这种情况下，能得到与上述实施例相同的效果。

此外，在上述实施例中，描述是基于这样的情况，即本发明被应用在认证系统1中，当用户进入或走出作为通信通路的入口/出口通道部分4时，所述认证系统1根据需要打开出口门5。但是本发明不限于此，而是能广泛应用于各种其它用途的认证系统中，诸如，在办公桌附近具有通信通路的通信系统，用来当用户靠近办公桌时，根据需要打开办公桌的门；在个人计算机附近具有通信通路的通信系统，用来当用户靠近个人计算机时，打开个人计算机的电源；以及使用用来传递预定识别目标的传递通道作为通信通路的通信系统，用来当识别目标被传递到预定位置时，根据需要切换传递通道，也就是，本发明能够应用于任何这样的认证系统，在发送侧根据人体特有的活体有机体信息而为人体带电，以使人体担当天线作用，在接收侧从由人体附近形成的准静电场获得识别信息以认证人体。

在这种情况下，在本发明中，作为接收设备的认证设备2能被广泛应用于各种其它设备，所述各种其它设备被提供在例如录像机、电视机、诸如移动电话或个人计算机的电子设备、医疗设备、汽车、办公桌及其它可被控制的控制目标中。在这种情况下，能够得到与上述实施例相同的效果。

此外，在上述实施例中，描述是基于这样的情况，即通过程序实现发送部分20或认证处理部分60的每个处理。但是本发明不限于此，而是可以通过诸如专用于所述处理的集成电路的硬件装置来实现每个处理的一部分或全部。

此外，在上述实施例中，描述是基于这样的情况，即根据预存储在内部存储器中的程序来执行如上所述的发送处理(图12)或认证处理(图17)。但是本发明不限于此，而是可以通过安装其中程序被存储在信息处理器中的程序存储介质来执行发送处理或认证处理。

在这种情况下，具有所安装的用来执行发送处理或认证处理的程序、且使之可执行的程序存储介质不仅可以通过诸如软盘、CD-ROM(光盘只读存储器)和DVD(数字多功能盘)的封装介质来实现，还可以通过其中程序被临时或永久存储的半导体存储器或磁盘来实现。作为用来在这样的程序存储介质中存储分析程序的装置，可以利用有线或无线的通信介质，诸如局域网、因特网和数字卫星广播，并且可以通过诸如路由器和调制解调器的各种通信接口来存储分析程序。

如上所述，根据本发明，在包含用来通过准静电场来发送和接收信息的发送和接收设备的认证系统中，发送设备检测出人体特有的活体有机体信息，并产生根据活体有机体信息而调制的准静电场，来使人体带电。同时，接收设备基于人体带电状况的变化来解调活体有机体信息，以基于活体有机体信息识别人体。因此，在用户的附近无任何方向限制就能实现信息的发送和接收，具有安全的保密性，且不用强迫用户执行预定的运动。此外，甚至能基于人体特有的信息识别出设备和人体之间的关系。因此，能提高通过准静电场通信的自由度。

工业实用性

本发明适合于，例如，在当用户从入口/出口通道进入或走出时打开为预定的入口/出口通道提供的门的情况下，以及在当人体接近办公桌时，根据需要对办公桌抽屉开锁的情况下等，利用人体特有的活体有机体信息来执行认证的认证系统。

Claims (11)

1.一种认证系统，包含发送设备和接收设备，用来通过准静电场发送和接收信息，其特征在于:

所述发送设备包含:

活体有机体信息产生装置，用来产生人体特有的活体有机体信息；以及

带电感应装置，用来通过产生根据活体有机体信息而调制的准静电场来使人体带电；以及

所述接收设备包含:

解调装置，用来基于人体的带电状况的变化而解调活体有机体信息；以及

识别装置，用来基于解调后的活体有机体信息来识别人体。

2.根据权利要求1的认证系统，其特征在于:

所述活体有机体信息产生装置包含:

检测电极，与人体表皮接触，用于检测面向所接触表面的人体表面上的电势变化；以及

组织信息产生装置，用来基于由检测电极检测到的电势变化而产生组织信息，作为活体有机体信息，所述组织信息指示面向所接触表面的人体表皮部分下的组织模式。

3.根据权利要求2的认证系统，其特征在于:

所述检测电极包含多个彼此电气独立的微电极；以及

所述组织信息产生装置，基于由每个微电极检测到的电势变化中的相对电势差来产生组织信息。

4.根据权利要求1的认证系统，其特征在于:

所述活体有机体信息产生装置包含:

检测电极，与人体表皮接触，用来响应于人体的两只脚的步行运动，而检测面向所接触表面的人体表面上的电势变化；以及

步行信息产生装置，用来基于由检测电极检测出的电势变化，来产生指示人体步行模式的步行信息。

5.根据权利要求4的认证系统，其特征在于:

所述步行信息产生装置，通过把出现在电势变化中的特定频带中的幅度的峰作为指标，来产生步行信息。

6.根据权利要求1的认证系统，其特征在于:

所述活体有机体信息产生装置包含:

检测电极，与人体表皮接触，用来响应于人体的两只脚的步行运动，而检测面向所接触表面的人体表面上的电势变化；

步行信息产生装置，用来基于由检测电极检测出的电势变化，产生指示人体步行模式的步行信息；以及

组织信息产生装置，用来基于由检测电极检测到的电势变化，而产生组织信息，作为活体有机体信息，所述组织信息指示面向所接触表面的人体表皮部分下的组织模式。

7.一种通过准静电场发送和接收信息的认证方法，其特征在于，包含:

在发送侧，

活体有机体信息产生步骤，产生人体特有的活体有机体信息；以及

带电感应步骤，通过产生根据活体有机体信息而调制的准静电场来使人体带电；以及

在接收侧，

解调步骤，基于人体的带电状况的变化而解调活体有机体信息；以及

识别步骤，基于解调后的活体有机体信息来识别人体。

8.一种发送设备，用来通过准静电场发送信息，其特征在于，包含:

活体有机体信息产生装置，用来产生人体特有的活体有机体信息；以及

带电感应装置，用来通过产生根据活体有机体信息而调制的准静电场来使人体带电。

9.根据权利要求8的发送设备，其特征在于:

所述活体有机体信息产生装置包含:

检测电极，与人体表皮接触，用于检测面向所接触表面的人体表面上的电势变化；以及

组织信息产生装置，用来基于由检测电极检测到的电势变化，而产生组织信息，作为活体有机体信息，所述组织信息指示面向所接触表面的人体表皮部分下的组织模式。

10.根据权利要求8的发送设备，其特征在于:

所述活体有机体信息产生装置包含:

检测电极，与人体表皮接触，用来响应于人体的两只脚的步行运动，而检测面向所接触表面的人体表面上的电势变化；以及

步行信息产生装置，用来基于由检测电极检测出的电势变化，而产生指示人体步行模式的步行信息。

11.一种通过准静电场接收信息的接收设备，其特征在于，包含:

解调装置，基于由根据人体特有的活体有机体信息所调制的准静电场而使人体带电的带电状况的变化，来解调活体有机体信息；以及

识别装置，基于解调后的活体有机体信息而识别人体。

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