JP2017126871A - 人体通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省電力で動作する人体通信装置を提供する。【解決手段】人体通信装置２は、アンテナ３１と、第１の通信部３２（人体通信処理部）と、第２の通信部３３（ＩＣカード処理部）と、バッテリ３６と、信号強度検出部３５と、処理制御部と、を具備する。第１の通信部３２は、アンテナ３１によって人体を介して外部機器と通信する。第２の通信部３３は、アンテナ３１によってＩＣカード４と通信する。バッテリ３６は、第１の通信部３２及び第２の通信部３３に電力を供給する。信号強度検出部３５は、アンテナ３１により受信する信号の強度を検出する。処理制御部は、信号強度検出部３５により検出された信号の強度が予め設定された閾値範囲内である場合、第２の通信部３３によりＩＣカード４と通信を行う。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、人体通信装置に関する。

特定の場所への入退場を管理する入退場管理装置が一般的に実用化されている。このような入退場管理装置は、ＩＣカードと無線通信を行うことによってＩＣカードを所持するユーザの通行の可否を判定する。また、入退場管理装置と人体を介して通信を行う人体通信装置も実用化されている。入退場管理装置は、ユーザが身に付けた人体通信装置と通信を行うことによってユーザの特定の場所への入退場を管理する。またさらに、ＩＣカードとの無線通信の機能と、人体通信の機能との両方を行うことができる人体通信装置が実用化されている。

特開２０１３−１７２３８９号公報

人体通信装置は、携帯性の向上の為に小型化が要望されている。しかし、無線通信のためのアンテナと、人体通信のための電極構造とがそれぞれ実装された人体通信装置では、小型化が困難である。また、人体通信装置は、ＩＣカードとの間で無線通信を行う為、電源が搭載されていないＩＣカードに対してＩＣカードを起動させる為の搬送波を出力する必要がある。この為、無線通信と人体通信との両方を行う人体通信装置は、無線通信の為の電力を確保する為にバッテリの容量が大きくなり、大型化を招くという課題がある。

本発明は、省電力で動作する人体通信装置を提供することを目的とする。

一実施形態に係る人体通信装置は、アンテナと、第１の通信部と、第２の通信部と、バッテリと、信号強度検出部と、処理制御部と、を具備する。第１の通信部は、前記アンテナによって人体を介して外部機器と通信する。第２の通信部は、前記アンテナによってＩＣカードと通信する。バッテリは、前記第１の通信部及び前記第２の通信部に電力を供給する。信号強度検出部は、前記アンテナにより受信する信号の強度を検出する。処理制御部は、前記信号強度検出部により検出された信号の強度が予め設定された閾値範囲内である場合、第２の通信部により前記ＩＣカードと通信を行う。

図１は、一実施形態に係る入退場管理システムの構成例をについて説明する為の説明図である。 図２は、一実施形態に係る人体通信装置の外観の例について説明するための説明図である。 図３は、一実施形態に係る人体通信装置の制御系の例について説明するための説明図である。 図４は、一実施形態に係る人体通信処理部の構成例について説明するための説明図である。 図５は、一実施形態に係る信号送信部４２の構成例について説明するための説明図である。 図６は、一実施形態に係る信号受信部４３の構成例について説明するための説明図である。 図７は、一実施形態に係る制御部４１の構成例について説明するための説明図である。 図８は、一実施形態に係る信号強度検出部３５の構成例について説明するための説明図である。 図９は、一実施形態に係る人体通信装置のスイッチ部を切り替える動作の例について説明する為のフローチャートである。 図１０は、人体（太股）に人体通信装置を装着した状態で検出される電圧信号の手−太股間での信号減衰量の測定結果について説明する為の説明図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、入退場管理システム１の構成例を示す説明図である。入退場管理システム１は、特定の場所へのユーザの入退場を管理するシステムである。入退場管理システム１は、ユーザが所持する情報媒体から改札処理に用いる改札情報を取得し、取得した改札情報に基づいて情報媒体を所持するユーザの通行の可否を判定する。入退場管理システム１は、人体通信装置２、及び入退場管理装置（例えば改札装置）３などを備える。

人体通信装置２は、人体通信装置２を所持するユーザの体（以下人体と称する）を通信媒体として他の機器と通信（人体通信）を行う。人体通信装置２は、アンテナによって人体に電界を印加して人体に電流を誘起させる。これにより人体通信装置２は、人体を通信媒体として通信信号を伝搬させることができる。また、人体通信装置２は、他の機器から人体に伝搬された通信信号によって生じる電界をアンテナによって検出する。これにより、人体通信装置２は、人体を伝搬する通信信号を取得することができる。

また、人体通信装置２は、改札情報を記憶した情報媒体としての非接触式のＩＣカード４と通信を行う。人体通信装置２は、人体通信に用いられる上記のアンテナによってＩＣカード４と無線通信を行う。

入退場管理装置３は、ユーザが所持する人体通信装置２またはＩＣカード４と通信を行い、ユーザの通行の可否を判定する。入退場管理装置３は、一対の筐体１１、ドア１２、リーダライタ１３、及び制御装置１４を備える。一対の筐体１１は、並行に配置されることによって、通路１５を構成する。ドア１２は、筐体１１の通路１５側に設けられ、制御装置１４の制御に基づいて回動することにより通路１５を塞ぐ。

また、例えば、リーダライタ１３は、ユーザが所持する人体通信装置２またはＩＣカード４と通信を行い、改札情報を取得する。リーダライタ１３は、ユーザが所持する人体通信装置２と人体通信を行う。例えば、リーダライタ１３は、第１の周波数で所定の範囲に電界を発生させてこの範囲内のユーザの人体に電流を誘起させる。これにより、リーダライタ１３は、人体を介してユーザが携帯している人体通信装置２に通信信号を送信する。また、例えば、リーダライタ１３は、所定の範囲に入ったユーザの人体に伝搬している通信信号によって誘起された電界を検出する。これにより、リーダライタ１３は、人体を介して人体通信装置２から送信された通信信号を取得する。なお、第１の周波数は、一般的に人体通信に用いられる周波数帯域であり、例えば１５０ＫＨｚ乃至数十ＭＨｚの範囲内である。

また、例えば、リーダライタ１３は、ユーザが所持するＩＣカード４と無線通信を行う。リーダライタ１３は、第２の周波数で所定の範囲に電界を発生させ、この範囲内に存在するＩＣカード４内のアンテナに通信信号を誘起させる。これにより、リーダライタ１３は、無線通信によってＩＣカード４に通信信号を送信する。また、例えば、リーダライタ１３は、所定の範囲内に存在するＩＣカード４のアンテナによって変調された電界を検出する。これにより、リーダライタ１３は、無線通信によってＩＣカード４から送信された通信信号を取得する。なお、第２の周波数は、一般的に非接触式のＩＣカードに用いられるＩＳＭバンドの周波数帯域であり、例えば中心周波数が１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、及び４０．６８ＭＨｚである。

制御装置１４は、リーダライタ１３により取得した改札情報に基づく改札処理を行う。例えば、制御装置１４は、改札情報に基づいて通路１５をユーザが通行することを許可するか否かを判定し、判定結果に基づいてドア１２の動作を制御する。制御装置１４は、通路１５をユーザが通行することを許可する場合にドア１２を動作させず、通路１５をユーザが通行することを許可しない場合に通路１５を塞ぐようにドア１２を動作させる。

次に一実施形態に係る人体通信装置２について図２乃至図９を用いて詳細に説明する。

図２及び図３は、人体通信装置２の構成例について説明する為の説明図である。図２は、人体通信装置２の外観について説明する為の説明図である。図３は、人体通信装置２の制御系について説明する為の説明図である。

人体通信装置２は、筐体２１を備え、筐体２１にはカードスロット２２、及び回路部２３を備える。筐体２１は、人体通信装置２の各部を収容する。また、筐体２１は、人体の衣服の上から、または肌に直接人体通信装置２を装着する為の機構を備えていてもよい。例えば、筐体２１は、人体に人体通信装置２を固定する為の部材（例えばベルトなど）を備えていてもよい。

カードスロット２２は、ＩＣカード４を挿入する為の構造である。カードスロット２２は、挿入されたＩＣカード４が脱落しないように固定する為の部材を備えていてもよい。

回路部２３は、人体通信装置２の各種の処理を行う回路である。回路部２３は、樹脂製の基板上に構成され、筐体２１内に収容される。回路部２３は、アンテナ部３１、人体通信処理部３２、ＩＣカード処理部３３、スイッチ部３４、信号強度検出部３５、及びバッテリ３６を備える。

アンテナ部３１は、ＩＣカード４との無線通信、及び人体を介した人体通信に用いられるアンテナである。アンテナ部３１は、人体を介した人体通信に用いられる周波数（第１の周波数）の電波と、ＩＣカード４との無線通信に用いられる周波数（第２の周波数）の電波と、を送受信することができる。アンテナ部３１は、例えば基板上の配線パターンによって構成される。

人体通信処理部３２は、アンテナ部３１を用いて人体通信に関する信号処理を行う。人体通信処理部３２の詳細な構成については後述する。

ＩＣカード処理部３３は、アンテナ部３１を用いてＩＣカード４との無線通信に関する信号処理を行う。ＩＣカード処理部３３は、ＩＣカード４に対応した規格により規定された通信処理を行う。例えばＩＣカード処理部３３は、ＩＣカード４に対応したISO/IEC14443、ISO/IEC15693、またはISO/IEC18092などの規格に規定された通信処理を行う。ＩＣカード処理部３３は、アンテナ部３１により第２の周波数の磁界を発生させてカードスロット２２に挿入されたＩＣカード４と無線通信を行う。

スイッチ部３４は、アンテナ部３１と、人体通信処理部３２またはＩＣカード処理部３３と、の接続を切り替えるスイッチである。スイッチ部３４は、アンテナ部３１と人体通信処理部３２とが接続された状態と、アンテナ部３１とＩＣカード処理部３３とが接続された状態と、を切り替える。スイッチ部３４は、例えば信号強度検出部３５による制御に基づいて接続を切り替える。スイッチ部３４は、例えばリレースイッチ、または半導体スイッチなどによって構成される。

信号強度検出部３５は、特定の周波数の信号強度を検出する。信号強度検出部３５は、特定の周波数の信号強度が予め設定された閾値範囲内であるか否かを判定し、判定結果に基づいてスイッチ部３４のスイッチを切り替える。信号強度検出部３５の詳細な構成については後述する。

バッテリ３６は、人体通信装置２の各部に電力を供給する。例えば、バッテリ３６は、アンテナ部３１と人体通信処理部３２とによる人体通信に要する電力、及びアンテナ部３１とＩＣカード処理部３３とによる無線通信に要する電力をそれぞれ供給する。バッテリ３６は、外部の電源供給源と接続されることによって電力を充電する。

図４は、人体通信処理部３２の構成例について説明する為の説明図である。人体通信処理部３２は、制御部４１、信号送信部４２、及び信号受信部４３を備える。

制御部４１は、人体通信処理部３２の動作を制御する。制御部４１の詳細な構成については後述する。

信号送信部４２は、人体通信処理部３２からアンテナ部３１を介して外部装置へ送信する通信信号を処理し、処理後の通信信号を外部機器へ送信する。信号送信部４２の詳細な構成については後述する。

信号受信部４３は、外部装置からアンテナ部３１を介して人体通信装置２に入力された通信信号を受信し、処理する。信号受信部４３の詳細な構成については後述する。

図５は、信号送信部４２の構成例について説明する為の説明図である。信号送信部４２は、Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ（Ｄ／Ａ）変換部５１、送信フィルタ部５２、及び電流制限部５３を備える。

Ｄ／Ａ変換部５１は、ディジタル信号をアナログ信号に変換する。Ｄ／Ａ変換部５１は、制御部４１から供給されたデータをアナログ信号に変換する。

送信フィルタ部５２は、Ｄ／Ａ変換部５１により変換されたアナログ信号に対して信号処理を施す。送信フィルタ部５２は、例えば、アナログ信号の所定の周波数帯域の信号を減衰させるフィルタリング処理を行う。また、送信フィルタ部５２は、例えば、アナログ信号の強度の周波数特性を予め設定された特性に調整する構成であってもよい。

電流制限部５３は、送信フィルタ部５２により信号処理が施されたアナログ信号に対して制御部４１の制御に基づいて処理を施し、処理を施したアナログ信号をアンテナ部３１を介して人体に伝搬させる。電流制限部５３は、人体にアナログ信号が予め設定されたアンペア以下になるように処理を施す。

図６は、信号受信部４３の構成例について説明する為の説明図である。信号送信部４２は、リーダライタ１３などの外部装置から人体及びアンテナ部３１を介して人体通信装置２に送信された通信信号を受信する。信号受信部４３は、例えば、人体を伝搬する通信信号により生じた電界に応じてアンテナ部３１に誘起された電圧を測定することによって通信信号を取得する。信号受信部４３は、Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ（Ａ／Ｄ）変換部６１、及び信号処理部６２を備える。

Ａ／Ｄ変換部６１は、信号処理部６２から供給されたアナログの信号をデジタルの信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部６１は、デジタル信号を制御部４１に供給する。

信号処理部６２は、アンテナ部３１から供給されたアナログ信号に対して信号処理を施す。信号処理部６２は、信号処理を施したアナログ信号をＡ／Ｄ変換部６１に供給する。信号処理部６２は、少なくとも１つ以上の電圧増幅部６３、及び少なくとも１つ以上の受信フィルタ部６４を備える。

電圧増幅部６３は、アンテナ部３１から供給されたアナログ信号を増幅する。即ち、電圧増幅部６３は、人体を伝搬する通信信号により生じた電界に応じてアンテナ部３１に誘起された電圧を増幅する。電圧増幅部６３は、予め設定された増幅度で電圧を増幅する構成であってもよいし、制御部４１の制御に基づいて増幅度を可変する構成であってもよい。また、電圧増幅部６３は、増幅度が１である電圧フォロワ回路を備える構成であってもよい。

受信フィルタ部６４は、アンテナ部３１から供給されたアナログ信号の所定の周波数帯域の信号を減衰させるフィルタリング処理を行う。受信フィルタ部６４は、例えば、アナログ信号の強度の周波数特性を予め設定された特性に調整する構成であってもよい。受信フィルタ部６４は、抵抗、インダクタ、及びキャパシタなどの受動素子が組み合わせられた回路を備える構成であってもよいし、制御部４１の制御に基づいて動作するオペアンプなどの能動素子によって構成されたアクティブフィルタを備える構成であってもよい。

図７は、制御部４１の構成例について説明する為の説明図である。制御部４１は、送信するディジタル信号の生成、受信したディジタル信号の解析、及び記憶領域へのデータの書き込み及び読み出しを行う。また、制御部４１は、信号送信部４２、及び信号受信部４３の動作を制御する。制御部４１は、信号送信部４２に対してディジタル信号を入力することにより、人体にディジタル信号に応じた通信信号を伝搬させることができる。また、制御部４１は、信号受信部４３から受信したディジタル信号を解析することにより、人体を介して他の機器から送信されたデータを取得することができる。

制御部４１は、例えば、フラッシュメモリ、またはＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)（登録商標）などの記憶領域を持つマイクロコントローラによって構成される。また、制御部４１は、例えば、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)、ＰＬＤ(Programmable Logic Device)などによって構成されていてもよい。

図７に示すように、制御部４１は、動作制御部７１と、通信信号演算部７２と、を備える。

動作制御部７１は、数値演算、及び通信制御のための演算を行う。即ち、動作制御部７１は、送信するディジタル信号の生成、信号受信部４３から供給されたディジタル信号の解析、並びに記憶領域へのデータの書き込み及び読み出しを行う。動作制御部７１は、マイクロコントローラにおけるプログラムとして実装することが可能である。例えば制御部４１がＦＰＧＡまたはＰＬＤによって構成されている場合、上記のプログラムと同等の動作を行うロジック回路によって動作制御部７１が構成されていてもよい。また、マイクロコントローラ動作を行う回路を制御部４１が備えることにより動作制御部７１が構成されていてもよい。

通信信号演算部７２は、送受信を行う際にディジタル信号に対して符号化、復号化、誤り訂正処理、スクランブル処理、及びインターリーブ処理などを行う。アンテナ部３１が無線通信と人体通信との両方に対応するように構成されている為、即ち、無線通信と人体通信とでアンテナ部３１が共用される為、一面を導体として構成されたアンテナに比べてアンテナ部３１の効率が低下する。この為、アンテナ部３１により取得するアナログ信号の信号強度が低下する。この為、通信信号演算部７２は、通信処理における誤り訂正符号として畳み込み符号、ターボ符号、低密度パリティ検査符号（ＬＤＰＣ符号）などを用いることによって信号の信号対雑音比を改善する。通信信号演算部７２は、電力線搬送通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）の通信規格であるITU-T G.9902、ITU-TG.9903、及びITU-T G.9907などの通信方式の物理層の仕様に基づいて、上記の符号化、復号化、誤り訂正処理、スクランブル処理、及びインターリーブ処理などの処理を実行する。

図８は、信号強度検出部３５の構成例について説明するための説明図である。信号強度検出部３５は、アンテナ部３１に生じた電圧信号のうちの特定の周波数成分の電圧信号の値が予め設定された閾値範囲内であるか否かに応じてスイッチ部３４を切り替える。これにより、信号強度検出部３５は、特定の周波数成分の電圧信号の値に応じて、ＩＣカード処理部３３によりＩＣカード４と無線通信を行う状態と、人体通信処理部３２により人体を介した人体通信を行う状態と、を切り替える。

信号強度検出部３５は、信号処理部８１、及び信号強度判定部８２を備える。

信号処理部８１は、アンテナ部３１に生じた電圧信号に対して信号処理を施す。信号処理部８１は、信号処理を施したアナログ信号を信号強度判定部８２に供給する。信号処理部８１は、増幅回路部８３及びフィルタ部８４を備える。

増幅回路部８３は、アンテナ部３１に生じた電圧信号の信号強度を調整する回路である。増幅回路部８３は、特定の周波数の信号強度を調整（増幅）する。例えば、増幅回路部８３は、フィルタ部８４により抽出される周波数成分の電圧信号を増幅する。例えば、増幅回路部８３は、オペアンプまたはトランジスタなどにより構成される。

フィルタ部８４は、アンテナ部３１に生じた電圧信号のうち特定周波数の成分の電圧信号を抽出する。フィルタ部８４は、例えばバンドパスフィルタにより構成される。具体的には、フィルタ部８４は、インダクタ、キャパシタ、及び抵抗の組み合わせにより構成されていてもよいし、水晶振動子を用いたフィルタ回路として構成されていてもよい。

フィルタ部８４は、例えば、人体通信処理部３２が人体通信に使用する通信周波数（上記の第１の周波数）とは異なる特定の周波数の成分をアンテナ部３１に生じた電圧信号から抽出する。より具体的には、フィルタ部８４は、ＩＣカード処理部３３によるＩＣカード４との通信に用いる周波数成分をアンテナ部３１に生じた電圧信号から抽出する。即ち、フィルタ部８４は、第２の周波数の電圧信号をアンテナ部３１に生じた電圧信号から抽出する。フィルタ部８４により抽出された電圧信号は、増幅回路部８３により増幅されて信号強度判定部８２に供給される。

信号強度判定部８２は、信号処理部８１により信号処理が施された電圧信号の信号強度が、予め設定された閾値範囲内であるか否か判定する。例えば、信号強度判定部８２は、信号処理部８１により信号処理が施された電圧信号の信号強度（例えば電圧値の実行値）を検出し、検出した信号強度が予め設定された閾値範囲内であるか否か判定する。信号強度判定部８２は、例えば、１つ以上のコンパレータにより構成される。

信号強度検出部３５は、信号強度判定部８２により検出された信号強度が予め設定された閾値範囲内である場合、アンテナ部３１とＩＣカード処理部３３とが接続されるようにスイッチ部３４を制御する。また、信号強度検出部３５は、信号強度判定部８２により検出された信号強度が予め設定された閾値範囲外である場合、アンテナ部３１と人体通信処理部３２とが接続されるようにスイッチ部３４を制御する。なお、信号強度判定部８２が判定結果に応じてスイッチ部３４を切り替える構成であってもよいし、信号強度判定部８２が判定結果を人体通信処理部３２の制御部４１に伝送することにより制御部４１にスイッチ部３４の制御を行わせる構成であってもよい。

図９は、人体通信装置２のスイッチ部３４を切り替える動作の例について説明する為のフローチャートである。なお、各処理は、例えば人体通信処理部３２が行う構成であってもよいし、人体通信装置２内の各部で分散されて実行されてもよいし、図示されない主制御部によって全ての処理を制御する構成であってもよい。

人体通信装置２の信号強度検出部３５は、逐次特定の周波数の信号強度を検出する（ステップＳ１１）。

人体通信装置２は、信号強度検出部３５により検出された信号強度が予め設定された閾値範囲内であるか否か判定する（ステップＳ１２）。信号強度検出部３５により検出された信号強度が予め設定された閾値範囲内であると判定した場合、（ステップＳ１２、ＹＥＳ）、人体通信装置２は、スイッチ部３４を制御してＩＣカード処理部３３とアンテナ部３１とを接続する（ステップＳ１３）。なお、信号強度検出部３５により検出された信号強度が予め設定された閾値範囲外であると判定した場合、（ステップＳ１２、ＮＯ）、人体通信装置２は、ステップＳ１６の処理に移行する。

人体通信装置２は、アンテナ部３１を介してＩＣカード処理部３３とＩＣカード４との間で通信が確立されたか否か判定する（ステップＳ１４）。例えば、ＩＣカード処理部３３は、アンテナ部３１と接続された場合、アンテナ部３１からＩＣカード４を起動する為の搬送波を出力するとともに、ＩＣカード４に対して通信を確立する為のコマンドを送信する。ＩＣカード処理部３３は、ＩＣカード４から通信を確立する為のコマンドに対するレスポンスを受信した場合、ＩＣカード４との通信が確立されたと判定する。

アンテナ部３１を介してＩＣカード処理部３３とＩＣカード４との間で通信が確立されたと判定した場合（ステップＳ１４、ＹＥＳ）、ＩＣカード４と通信を行う（ステップＳ１５）。これにより、ＩＣカード処理部３３は、ＩＣカード４に対して種々のコマンドを送信して実行させることができる。なお、アンテナ部３１を介してＩＣカード処理部３３とＩＣカード４との間で通信が確立されていないと判定した場合（ステップＳ１４、ＮＯ）、人体通信装置２は、ステップＳ１６の処理に移行する。

例えば、ＩＣカード処理部３３は、人体通信処理部３２により入退場管理装置３から受け取ったコマンドをＩＣカード４に送信して実行させる。人体通信処理部３２は、ＩＣカード処理部３３によりＩＣカード４からレスポンスを取得した場合、取得したレスポンスを人体通信によって入退場管理装置３に送信する。例えば、入退場管理装置３から改札情報を読み取る為のコマンドを受信した場合、ＩＣカード処理部３３は、ＩＣカード４にコマンドを送信することによってＩＣカード４に記憶されている改札情報をレスポンスにより取得する。人体通信処理部３２は、改札情報を含むレスポンスを人体通信によって入退場管理装置３に送信することにより、入退場管理装置３に改札処理を行わせることができる。

次に人体通信装置２は、アンテナ部３１とＩＣカード処理部３３との接続を切ってアンテナ部３１と人体通信処理部３２とを接続し（ステップＳ１６）、ステップＳ１１の処理に戻る。

次に、上記の閾値範囲の設定の仕方について説明する。
図１０は、人体（太股）に人体通信装置２を装着した状態で検出される電圧信号の手−太股間での信号減衰量の測定結果を示す。実線は、送信電極を手に接触させ且つ受信電極を太股部分に接触させた場合の周波数に対する信号減衰量の特性の測定結果９１を示す。点線は、送信電極を手に接触させ且つ受信電極を太股部分に衣服を介して接触させた場合の周波数に対する信号減衰量の特性の測定結果９２を示す。測定にはネットワークアナライザ、およびバラントランスを用いた。電源環境による影響を低減するためにバッテリを用いてネットワークアナライザを駆動した。

測定結果９１と測定結果９２とを比較すると、例えば周波数13.56MHzの電圧信号の信号減衰量の差は、ほぼ７ｄＢである。この為、衣服を介することによりって電圧信号の減衰量が大きくなることがわかる。

実際に人体通信装置２が運用される場合、人体通信装置２が衣服を介して人体に装着されることが想定される。この為、上記の閾値範囲は、上限と下限とを有し、上限と下限との差が少なくとも７ｄＢ以上であることが必要になる。

また、ＩＣカード４が装着された人体通信装置２が入退場管理装置のリーダライタ１３に翳された場合、人体通信装置２とリーダライタ１３とが近接する為、上記のように衣服を介した場合の信号の減衰が生じない。この為、この場合に人体通信装置２の信号強度検出部３５により検出される電圧信号の信号強度から所定量減衰させた信号強度を上記の閾値範囲の上限として設定し、設定した上限から７ｄＢ以上減衰させた信号強度を前記閾値範囲の下限として設定する。

このように閾値範囲の上限及び下限を設定することにより、ＩＣカード４が装着された人体通信装置２が入退場管理装置のリーダライタ１３に翳された場合に人体通信装置２の信号強度検出部３５により検出される電圧信号の信号強度が閾値範囲の上限よりも高くなる。この為、人体通信装置２は、アンテナ部３１とＩＣカード処理部３３とが接続されず、アンテナ部３１と人体通信処理部３２とが接続される状態になる。この結果、人体通信装置２に装着されたＩＣカード４は、入退場管理装置のリーダライタ１３と直接無線通信を行う。このように、人体通信装置２は、人体通信装置２によりＩＣカード４を起動させる必要が無い場合にアンテナ部３１とＩＣカード処理部３３との接続を切ってアンテナ部３１によるＩＣカード４との無線通信を行わないように制御することにより、電力の消費を抑えることができる。

また、ＩＣカード４が装着された人体通信装置２がユーザの人体に装着されている状態でユーザが通路１５に近づいた場合、人体通信装置２の信号強度検出部３５により検出される電圧信号の信号強度が閾値範囲の上限未満下限以上になる。この場合、人体通信装置２は、アンテナ部３１とＩＣカード処理部３３とが接続される状態になる。人体通信装置２の人体通信処理部３２は、入退場管理装置と人体通信を行うことによって入退場管理装置から出力された改札処理の為のコマンド（例えば改札情報を読み出す為のコマンド）を取得する。人体通信処理部３２は、ＩＣカード処理部３３及びアンテナ部３１によってＩＣカード４を起動させ、取得したコマンドをＩＣカード４に送信する。ＩＣカード４は、受信したコマンドに応じて処理を行い、レスポンスをアンテナ部３１を介してＩＣカード処理部３３に送信する。人体通信処理部３２は、ＩＣカード処理部３３がＩＣカード４から受け取ったレスポンスを人体通信によって入退場管理装置３のリーダライタ１３に送信する。この結果、人体通信装置２は、装着したユーザが入退場管理装置に近づいた場合にＩＣカード４と通信可能な状態になる。このように、人体通信装置２は、ＩＣカード４を処理対象とした装置が近傍にあり、且つＩＣカード４の起動に足る電波が供給されていない場合に人体通信装置２によりＩＣカード４を起動させてＩＣカード４に処理を実行させる。これにより、人体通信装置２は、ＩＣカード４を人体通信装置２に収容した状態でＩＣカード４を処理対象とした処理をＩＣカード４に実行させることができる。これにより、ユーザビリティの向上が見込める。

また、ＩＣカード４が装着された人体通信装置２を装着したユーザが入退場管理装置３から離れている場合、即ち、リーダライタ１３からの電波が十分に減衰する距離にユーザがいる場合、人体通信装置２の信号強度検出部３５により検出される電圧信号の信号強度が閾値範囲の下限未満になる。この場合、人体通信装置２は、アンテナ部３１とＩＣカード処理部３３とが接続されず、アンテナ部３１と人体通信処理部３２とが接続される状態になる。このように、人体通信装置２は、人体通信装置２によりＩＣカード４を起動させる必要が無い場合にアンテナ部３１とＩＣカード処理部３３との接続を切ってアンテナ部３１によるＩＣカード４との無線通信を行わないように制御することにより、電力の消費を抑えることができる。

上記したように、人体通信装置２は、ＩＣカード４を処理対象とした装置が近傍に存在するか否かをアンテナ部３１に生じる電圧に基づいて検出し、検出結果に応じてＩＣカード４との無線通信を行う状態と行わない状態とを切り替える。この結果、人体通信装置２は、必要に応じてＩＣカード４との無線通信を行うことができる為に、ＩＣカード４との無線通信に要する電力の消費を抑えることができる。これにより、バッテリを小型化することができる為、人体通信装置２の小型化が見込める。

なお、上記の実施形態によると、ＩＣカード処理部３３は、カードスロット２２に収容されたＩＣカード４と無線通信を行う構成であるとして説明したがこの構成に限定されない。ＩＣカード処理部３３は、ＩＣカード４と同等の機能を有するモジュールとして構成されていてもよい。即ち、ＩＣカード処理部３３は、ＩＣカード４をエミュレートするプロセッサとメモリとにより構成されていてもよい。

また、上記の実施形態によると、スイッチ部３４は、アンテナ部３１と人体通信処理部３２またはＩＣカード処理部３３と、の接続を切り替える構成として説明したがこの構成に限定されない。人体通信処理部３２を常時アンテナ部３１に接続し、且つアンテナ部３１とＩＣカード処理部３３との接続を開閉する構成であってもよい。

また、上記の実施形態では、人体通信処理部３２とＩＣカード処理部３３とを別のモジュールとして説明したがこの構成に限定されない。人体通信処理部３２、ＩＣカード処理部３３、スイッチ部３４、及び信号強度検出部３５は、１つの集積回路内に収容されて構成されていてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…入退場管理システム、２…人体通信装置、３…入退場管理装置、４…ＩＣカード、１１…筐体、１２…ドア、１３…リーダライタ、１４…制御装置、１５…通路、２１…筐体、２２…カードスロット、２３…回路部、３１…アンテナ部、３２…人体通信処理部、３３…ＩＣカード処理部、３４…スイッチ部、３５…信号強度検出部、３６…バッテリ、４１…制御部、４２…信号送信部、４３…信号受信部、５１…Ｄ／Ａ変換部、５２…送信フィルタ部、５３…電流制限部、６１…Ａ／Ｄ変換部、６２…信号処理部、６３…電圧増幅部、６４…受信フィルタ部、７１…動作制御部、７２…通信信号演算部、８１…信号処理部、８２…信号強度判定部、８３…増幅回路部、８４…フィルタ部。

Claims (6)

1. アンテナと、
   前記アンテナによって人体を介して外部機器と通信する第１の通信部と、
   前記アンテナによってＩＣカードと通信する第２の通信部と、
   前記第１の通信部及び前記第２の通信部に電力を供給するバッテリと、
   前記アンテナにより受信する信号の強度を検出する信号強度検出部と、
   前記信号強度検出部により検出された信号の強度が予め設定された閾値範囲内である場合、第２の通信部により前記ＩＣカードと通信を行う処理制御部と、
   を具備する人体通信装置。
2. 前記処理制御部は、
   前記信号強度検出部により検出された信号の強度が前記閾値範囲内である場合、
   前記第１の通信部によって前記外部機器からコマンドを受信し、
   前記第２の通信部により前記コマンドを前記ＩＣカードに送信して前記ＩＣカードから処理結果を受信し、
   前記第１の通信部によって前記処理結果を前記外部機器に送信する請求項１に記載の人体通信装置。
3. 前記信号強度検出部は、前記第２の通信部による前記ＩＣカードとの通信に用いる周波数の信号の強度を検出する請求項１または２に記載の人体通信装置。
4. 前記閾値範囲は、前記人体通信装置が前記人体に直接装着された場合に前記信号強度検出部により検出された信号の強度と、前記人体通信装置が衣服を介して前記人体に装着された場合に前記信号強度検出部により検出された信号の強度と、の差よりも広い範囲である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の人体通信装置。
5. 前記閾値範囲の上限と下限との差が少なくとも７ｄＢ以上である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の人体通信装置。
6. 前記第２の通信部は、中心周波数が１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、及び４０．６８ＭＨｚのうちのいずれかの周波数で前記ＩＣカードと無線通信を行う請求項３に記載の人体通信装置。