JP4019742B2 - 情報伝送装置及び情報伝送システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報伝送装置及び情報伝送システムに関し、特に、人体などの生体に装着して情報伝送を行う情報伝送装置及び情報伝送システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
本出願人は先に、例えば特願平5−341953号(特開平7−170215号公報参照)に、人体を伝送路として使用してビデオ信号などを送信することを提案した。図29は、この先に提案した信号伝送の原理を表している。
【0003】
即ち、この例においては、人体1が、送信装置2を一方の手に、受信装置3を他方の手に、それぞれ持った状態として、送信装置2から送信された信号が、人体1を介して受信装置3に伝送される。
【0004】
図30は、送信装置2の構成例を示している。信号源2aより出力された信号は、変調器2bにより変調された後、増幅器2cにより増幅され、電極2dから出力される。電極2dは、人体1の表面(皮膚)に直接接触される。電池2eは、信号源2a,変調器2b,増幅器2cに対して必要な電力を供給している。
【0005】
図31は、受信装置3の構成例を示している。電極3aは、人体1の表面に直接接触される。送信装置2から人体1を介して伝送されてきた信号は、電極3aから増幅器3bに入力される。増幅器3bは、入力された信号を増幅し、復調器3cに出力する。復調器3cは、入力された信号を復調し信号処理部34に出力する。信号処理部3dは、入力された信号についての処理を実行する。電池3eは、増幅器3b,復調器3c,信号処理部3dに必要な電力を供給している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この先に提案した伝送処理では、送信装置2の電極2dと、受信装置3の電極3aを、人体1の表面に接触させることで、人体1が伝送路となって、ビデオ信号などを伝送することが可能であるが、伝送効率がそれほど良くなく、より低い送信電力で人体を介した情報伝送ができるようにすることが要請されていた。
【0007】
また、先に提案した伝送処理では、人体を介して情報を授受するだけで、装着した人体の部位を検出することはできないという問題があった。
【0008】
なお、ここでは人体を伝送路とした場合について述べたが、人間以外の生体を伝送路として使用する場合にも同様の問題がある。
【0010】
本発明の目的は、人体の複数箇所に送信装置を装着した場合に、受信装置で送信装置を装着した部位を検出できるようにすることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、3台の情報伝送装置を用意して、その3台の情報伝送装置の内の情報を送信する2台の情報伝送装置を生体の右手首と左手首に装着することで、右手首に装着された第1の情報伝送装置と、左手首に装着された第2の情報伝送装置とし、その第1および第2の情報伝送装置から送信される情報を受信する第3の情報伝送装置とで構成されるシステムにおける、前記第1および第2の情報伝送装置として使用される情報伝送装置であって、情報を発生する発生手段と、前記生体に接触する接触手段と、前記発生手段により発生された前記情報を送信処理して前記接触手段に供給して、前記接触手段を介して前記第3の情報伝送装置に送信する送信手段と、前記送信手段により送信される前記情報の送信出力を、他方の手首に装着された情報伝送装置により送信される信号と互いに干渉しない小さなレベルに設定し、前記第3の情報伝送装置が前記情報に基づいて、受信した信号の送信元の情報伝送装置が装着されている手を識別できるように制御する制御手段とを備えた情報伝送装置である。
【0014】
かかる発明の情報伝送装置によると、発生された情報が第3の情報処理装置に、生体に接触する接触手段を介して送信され、送信される情報の送信元を第3の情報処理装置が識別できるように情報が制御される。
【0015】
また本発明は、3台の情報伝送装置を用意して、その3台の情報伝送装置の内の情報を送信する2台の情報伝送装置を生体の右手首と左手首に装着することで、右手首に装着された第1の情報伝送装置と、左手首に装着された第2の情報伝送装置とし、その第1および第2の情報伝送装置から送信される情報を受信する第3の情報伝送装置とで構成されるシステムにおける、前記第3の情報伝送装置として使用される情報伝送装置であり、他方の手首に装着された情報伝送装置から送信される信号と互いに干渉しない小さなレベルに設定された信号を送信する第1および第2の情報伝送装置からの信号を受信する情報伝送装置において、前記生体に接触する接触手段と、前記第1および第2の情報処理装置により発生された情報を、前記接触手段を介して受信する受信手段と、前記受信手段により受信された前記情報に基づいて、前記第1および第2の情報処理装置を識別する識別手段とを備えた情報伝送装置である。
【0016】
かかる発明の情報伝送装置によると、生体に接触された接触手段を介して、第1および第2の情報処理装置から送信された情報に基づいて、第1および第2の情報処理装置が識別される。
【0019】
また本発明は、3台の情報伝送装置を用意して、その3台の情報伝送装置の内の情報を送信する2台の情報伝送装置を生体の右手首と左手首に装着することで、右手首に装着された第1の情報伝送装置と、左手首に装着された第2の情報伝送装置とし、その第1および第2の情報伝送装置から送信される情報を受信する第3の情報伝送装置とで構成される情報伝送システムにおいて、前記第1および第2の情報処理装置として、送信出力を、他方の手首に装着された情報伝送装置により送信される信号と互いに干渉しない小さなレベルに設定して、情報を送信処理する送信処理手段と、前記送信処理手段で得られた送信信号が供給されて、前記生体と接触する第1の電極と、基準となる電位部又は前記送信信号の電位とは逆極性の電位部と接続されて、前記第1の電極とは離れた位置で前記生体と接触する第2の電極とを備え、前記第3の情報処理装置として、前記生体と接触する第3の電極と、前記第3の電極に得られる信号を受信処理する受信処理手段と、前記受信処理手段により受信された前記情報に基づいて、前記第1および第2の情報処理装置を識別する識別手段とを備えた情報伝送システムとしたものである。
【0020】
かかる発明の情報伝送システムによると、第1および第2の情報処理装置で発生された情報が生体を介して第3の情報処理装置に伝送され、その情報に基づいて、情報を送信した第1の情報処理装置と第2の情報処理装置が識別される。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施の形態を、図1〜図23を参照して説明する。
【0022】
図1は、本例の伝送システムのシステム構成例を示した図である。本例においては、人体1の腕に送信装置10を装着し、その送信装置10から送信される信号を、人体1に接触した受信装置20で受信するようにしたものである。ここでは送信装置10は、バンド11で手首に取付けるようにしてあり、このように取付けられた状態では、送信装置10に配置された2個の電極12,13が人体1の表面(皮膚)と直接的に接触している。また、送信装置10には、信号の送信状態を表示させるための発光ダイオード14aが設けてある。
【0023】
受信装置20は、ここではPDA(Personal Didital Assistants )と称されるデータ処理端末で構成した例としてある。本例の受信装置20の表面には、電極21が配置してあり、信号の受信時には、この電極21を人体1の表面と接触させるようにしてある。図1では、送信装置10を装着した手で持った例としてあるが、基本的には人体1のどこと電極21が接触しても良い。また、受信装置20には、表示部27が配置してある。送信装置10や受信装置20の電極12,13,20は、金属板などの導電性部材で構成される。
【0024】
図2は、本例の送信装置10の内部構成を示した図である。信号源14は、例えばマイクロコンピュータなどにより構成され、受信装置に送信する信号を発生する。この信号は、例えば送信装置10を識別するための識別信号とすることができる。信号源14は、信号を出力するとき、発光ダイオード14aを点灯させる。
【0025】
信号源14が出力する信号は、変調器15で所定の方式で送信用に変調する。
例えば、FSK(Frequency Shift Keying)方式により変調する。このとき、キャリア発生器16から供給されるキャリアを使用して、変調を行う。キャリアの周波数としては、例えば10M〜20MHzの周波数帯域を使用する。
【0026】
変調器15で変調された信号は、バンドパスフィルタ17に供給して、伝送すべき周波数帯域の信号成分を抽出し、その抽出された信号を、増幅器18に供給して増幅する。増幅器18では、例えばリニア変調による増幅を行い、増幅器18で増幅された信号は、電極12に出力する。増幅器18は、例えば出力信号波形のピーク間の電位が約3Vとなるような増幅を行う。
【0027】
電池19は、一端が接地されており、他端から信号源14,変調器15,キャリア発生器16,バンドパスフィルタ17,増幅器18などに必要な電力を供給している。電池19の接地された一端は、信号源14,変調器15,キャリア発生器16,バンドパスフィルタ17,増幅器18などの接地電位部と接続してある。さらに、電池19の一端及び各回路の接地電位部は、電極13とも接続させてある。
【0028】
接地側と接続された電極13は、増幅器18の出力が供給される電極12とは、ある程度の間隔(例えば数センチ程度)を開けて、人体の表面と接触するように送信装置10に配置してある。例えば図1に示すように、手首に装着される送信装置として構成してある場合に、その送信装置10を構成する筐体の裏面側に、ある程度の間隔を開けて、ほぼ同一平面上に2つの電極12,13を配置して、バンド11で送信装置10を手首に装着させた場合に、人体1の表面に2つの電極12,13が同時に接触するようにしてある。電極12,13としては、導電性を有する金属などが使用される。また、2つの電極12,13の間隔の最適な値については、送信信号のキャリア周波数により変化するものである。
【0029】
図3は、本例の受信装置20の内部構成を示した図である。本例の受信装置20は、装置を構成する筐体の外側に1個の電極21だけが配置してあり、この電極21を受信電極として使用する。受信装置20内の回路の接地電位部と接続された電極は、筐体の外側には設けてない。但し、受信装置20の内部には、図3に示したように、回路の接地電位部と接続された内部電極22を設けても良い。この内部電極22は、必ずしも専用の電極板などを用意する必要はなく、例えば装置内部の接地電位部と接続されたシールドケースや、回路基板の接地電位部が、内部電極として機能するようにしても良い。
【0030】
電極21より入力された信号は増幅器23に供給し、増幅器23で入力された信号を増幅する。増幅器23で増幅された信号は、復調器24に供給して復調する。例えば、送信装置側でFSK変調が行われている場合に、そのFSK変調された信号の復調を、復調器内部のPLL回路(フェーズ・ロックド・ループ回路)を使用して行う。このとき、キャリア発生器25から供給されるキャリアを復調処理に使用する。
【0031】
復調器24で復調された信号は、データ処理部26に供給し、伝送されたデータの検出処理を行う。例えば、送信装置10から識別信号が送出された場合に、その識別信号としてのデータを検出する。データ処理部26には、液晶表示パネルなどで構成される表示部27が接続してあり、データ処理部26の制御で、各種文字,図形などを表示させる。例えば、送信装置10から送信された識別信号をデータ処理部26で検出したとき、そのことを示す表示を、表示部27で行う。データ処理部26内には、この受信装置20と通信を行う送信装置10が送信する識別信号に関するデータを予め記憶させてある。なお、ここでは表示部27として文字,図形が表示可能な表示手段を使用したが、例えば発光ダイオードのような単純な表示手段の点灯などで、識別信号の受信などを告知するようにしても良い。
【0032】
データ処理部26は、受信した信号から、予め登録された識別信号を検出した場合に、例えばユーザからの指令に対応した所定の処理を実行する。例えば、PDAとしての使用ができるようにする。受信した識別信号のコードが、予め登録されている識別信号のコードと一致しない場合には、データ処理部26は、ユーザから指令が入力されたとしても、対応する処理を実行しないようにする。これにより、受信装置20として構成されたPDAは、送信装置10を装着しているユーザだけが使用可能となる。
【0033】
受信装置20内の電池28は、一端が接地されており、他端から増幅器12,復調器24,キャリア発生器25,データ処理部26,表示部27などに必要な電力を供給している。電池28の接地された一端は、これらの回路の接地電位部と接続してある。また、内部電極22が設けてある場合には、電池28の接地された一端が、内部電極22と接続させてある。
【0034】
なお、受信装置20の内部の内部電極22については、既に述べたように、省略しても良いが、専用の内部電極22を設ける場合には、その電極の形状として、外部とのマッチングが良好にとれるような形状としても良い。例えば、アンテナとして機能するような形状としても良い。
【0035】
図4は、このように構成される送信装置10と受信装置20の伝送状態の例を示した図である。この例では、送信装置10を人体1の手首に取付け、その手で受信装置20を持った例としてある。送信装置10の2つの電極11,12が人体1の表面と接触した状態で、その送信装置10から送信を行うことで、その送信信号による電界eが、人体1の周囲にまとわりつくように形成される。図4では手だけを示してあるが、この電界eは基本的に人体1の全体にわたって形成されている。この状態で、図4に示したように、受信装置20の電極21を人体1が触れることで、送信装置10から送信された信号が、受信装置20に入力されて、例えば送信装置10から送信された識別信号が、受信装置20内で検出される。
【0036】
図5は、本例の構成で送信装置10から人体1に信号が送られる状態を示した等価回路である。図5Aは、本例の場合(即ち送信装置10に2つの電極12,13を設けた例)の等価回路であり、図5Bは、送信装置の接地側の電極13を設けない、従来から提案されている構成の送信装置を使用した場合の例の等価回路である。
【0037】
図5Aに示した等価回路について説明すると、この例は、送信装置10の2つの電極12,13を人体1の表面に接触させて、人体1側に信号を送った場合としてある。図5Bに示す等価回路の場合には、送信装置10に1つの電極12だけが設けてある構成(即ち接地電極13がない構成)となっている。図5A,図5Bの各記号の意味は以下の通りである。
Vg :送信装置10から送信される信号の電圧
Zg :送信装置10の出力インピーダンス
Zin:電極12,13間の入力インピーダンス
Pav:伝送される有能電力
Pin:入力電力
Pm :不整合損
Ph :人体吸収電力
Pr :空間放射電力
また、S=Pin/Pavである。
【0038】
この等価回路での伝送状態について検討すると、電極に供給される電力Pinは、次式で示される。
【0039】
【数1】
【0040】
また、回路を流れる電流Iは、次式で示される。
【0041】
【数2】
【0042】
この〔数2〕式を〔数1〕式に代入すると、次式のようになる。
【0043】
【数3】
【0044】
また、損失の総量Pt は、Pt =Ph +Pm であり、有能電力に対する放射効率ηは、次式のように定義される。
【0045】
【数4】
【0046】
この数式を用いて、実際に人体を介して伝送される電力を算出したところ、電極12だけを設けた図5Bの例の場合には、有能電力のかなりの部分が不整合損Pm となって、信号源側に戻ってしまう。これに対して電極12,13を有する本例の送信装置10の場合には、不整合損Pm が非常に小さく、人体側に効率良く信号が伝わることが判った。なお、図4に示した電界eの発生強度は、電極13がない図5Bの従来の構成に比べて、電極12,13がある図5Aの場合、約3倍であることが実験から確かめられた。従って、本例の送信装置10を使用して信号を送信することで、人体に送られる信号の強度が高くなり、人体と接触した受信装置20で良好に信号を受信できるようになり、通信の安定性や確度が向上する。
【0047】
なお、図1に示した構成では、送信装置10の2つの電極12,13として、ほぼ平面上に間隔を開けて配置するようにしたが、このように2つの電極を平面上に配置した場合には、それだけ送信装置10が大型化するので、例えば電極をバンド11に取付けるようにしても良い。
【0048】
図6及び図7は、一方の電極をバンド11に配置した場合の送信装置10の構成例を示した図である。図6は斜視図で示してあり、仮想線で人体1の手首への装着状態を示してある。図7は真横から見た図である。この例では、送信装置10は一般的な形状(即ちほぼ円形,薄型)の腕時計として構成させてあり、発光ダイオード14aとは別に、時刻などを表示させる表示部14bが表面に設けてある。そして、送信装置10である時計装置本体を構成する筐体の裏面側に、電極12が配置してあり、手首に装着した際に時計装置本体から最も離れる位置となるバンド11の裏側に、電極13が配置してある。バンド11は、少なくとも手首と接する裏面側は非導電性の素材で構成させてあり、バンド11に配置した電極13と時計装置本体内の送信処理を行う回路とを、バンド11内に取付けた信号線13aで接続させてある。
【0049】
この図6,図7に示すように構成することで、2つの電極12,13の間隔が、送信装置である時計装置本体のサイズに制約されなくなり、小型に送信装置を構成させた場合でも、良好な送信状態を実現できる。なお、図6,図7の例では、2つの電極12,13の位置を最も離した例としたが、送信周波数などから決まる2つの電極12,13間の最適な距離に基づいて、バンド11内の電極13の配置位置を設定すれば良い。
【0050】
また、2つの電極12,13の双方を、バンド11に配置しても良い。図8はこの場合の配置例を示した図である。送信装置10を構成する時計装置本体には電極を設けず、2つの電極12,13を、バンド11の内側に、適切な間隔で配置させてある。それぞれの電極12,13は、バンド11内に取付けた信号線12a,13aで送信装置10内の回路と接続させてある。
【0051】
さらに、ここまで説明した例では、2つの電極12,13だけを設けた例としたが、これらの電極12及び/又は電極13と共通に接続された別の電極を設けるようにしても良い。
【0052】
例えば図9に示すように、送信装置10′の裏面側に電極51を配置し、送信装置10′に取付けられたバンド11の裏面側に、この電極51とほぼ等間隔となるような状態で、3つの電極52,53,54を配置する。バンド11に配置された電極52,53,54については、バンド11内に取付けた信号線52a,53a,54aで、送信装置10′内の回路と接続させてあり、送信装置10′の裏面側に直接配置された電極51についても、図示しない信号線で送信装置10′内の回路と接続させてある。
【0053】
図10〜図13は、このように4つの電極51〜54を配置した場合の、送信装置10′内の回路との接続状態の4つの例を示した図である。それぞれの例について説明すると、例えば図10に示す接続例(例1)では、4つ並んだ電極51,52,53,54の内の1つ毎の電極51,53に、増幅器18の出力を供給するように接続し、残りの1つ毎の電極52,54に、接地電位部を接続するようにした。
【0054】
図11に示した接続例2では、1つの電極51に、増幅器18の出力を供給するように接続し、残りの3つの電極52,53,54に、接地電位部を接続するようにした。図12に示した接続例3では、3つの電極51,52,53に、増幅器18の出力を供給するように接続し、残りの1つの電極54に、接地電位部を接続するようにした。図13に示した接続例4では、隣接した2つの電極51,52に、増幅器18の出力を供給するように接続し、残りの2つの電極53,54に、接地電位部を接続するようにした。
【0055】
また、図示はしないが、送信装置10′の裏面に直接接続された電極51を、接地電位部と接続された接地電極として使用し、他の電極を、増幅器18の出力が供給される電極として使用しても良い。
【0056】
このように、多数の電極を配置することで、人体と電極との接触状態を良好に保つことができ、より良好な通信状態が確保される。なお、図10〜図13に示した送信装置10′の、その他の内部構成については、図2に示した送信装置10と同様に構成される。また、ここでは4個の電極を配置した例としたが、3個或いは5個以上の電極を配置した構成としても良い。
【0057】
また、ここまで説明した各例では、腕時計に相当する形状で送信装置を構成させた例としたが、その他の形状で送信装置を構成させても良い。例えば、送信装置がより小型に構成できる場合には、指輪形状の送信装置としても良い。図14〜図17は、この指輪形状の送信装置の例を示した図である。
【0058】
例えば、図14,図15に示すように、指に嵌められる環状部61を有する指輪型送信装置60として構成して、その内部に送信回路や電池などを配置させる。そして、環状部61に嵌めた指と接触するように、複数の電極62,63を配置する。この例では、図15に示すように、環状部61の上下の対向する位置に、2つの電極62,63を配置する。環状部61の指と接するその他の部分は、非導電材で構成し、電極62を信号線62aを介して増幅器の出力部と接続し、電極63を信号線63aを介して接地電位部と接続する。
【0059】
また、図16に示すように、指輪型送信装置60として、環状部61の左右の対向する位置に、2つの電極62,63を配置して、信号線62a,63aで送信信号出力部及び接地電位部と接続するように構成しても良い。
【0060】
また、このような指輪形状の送信装置とした場合にも、4つの電極を配置しても良い。即ち、例えば図17に示すように、指輪型送信装置60′として、4つの電極62,63,64,65を、ほぼ均等な間隔で環状部61の内側に配置して、それぞれの電極62,63,64,65に接続された信号線62a,63a,64a,65aを、送信信号出力部又は接地電位部に接続させる構成としても良い。
【0061】
また、例えば図18に示すように、ネックレス型送信装置70として構成しても良い。この場合には、例えばチェーン部71の中央に、送信装置本体を配置した送信装置70とし、装着時に人体1の胸と接する装置本体の裏面に、一方の電極72を配置し、さらに装着時に人体1の背面と接するチェーン部71の所定位置に、他方の電極73を配置するようにしても良い。この図18の例の場合には、2つの電極72,73の間隔を比較的長く設定することができ、送信周波数によっては良好な送信条件が確保される。
【0062】
なお、図18に示すようなネックレス型送信装置の場合にも、他の構成例で説明したような2個を越える電極を配置しても良いことは勿論である。
【0063】
また、ここまで説明したシステム構成では、送信装置側に2個(又は2組)の電極を配置して、一方の電極を接地電位部と接続させるように構成し、受信装置側では、図3に示したように、受信信号が入力される1個の電極だけを設けるようにし、接地電位部と接続された電極を装置の外側には設けない構成としたが、受信装置側でも、2個の電極を設けるようにしても良い。即ち、例えば図19に示すように、受信装置20′として、増幅器23の入力部に接続された電極21とは別に、内部の回路や電池の接地電位部と接続された電極29を、装置を構成する筐体の外側に配置する構成としても良い。受信装置20′のその他の構成については、図3に示した受信装置20と同じ構成で良い。
【0064】
図20,図21は、受信装置20′に2個の電極21,29を配置した例を示した図である。例えば、図20に示すように、PDAとして構成された受信装置20′の表面側に電極21を配置し、裏面側(図では見えない裏側)に電極29を配置する。そして、この受信装置20′の表と裏を指で挟むようにして持つことで、人体1と受信装置20′とが、2つ電極21,29を介して接続されることになり、送信装置10から出力された信号を、より良好に受信できるようになる。
【0065】
また例えば、図21に示すように、PDAとして構成された受信装置20′の右隅に電極21を配置し、左隅に電極29を配置する構成としても良い。この場合にも、受信装置20′の左右の端部を両手などで持つことで、人体1と受信装置20′とが、2つ電極21,29を介して接続されることになり、送信装置10から出力された信号を、より良好に受信できるようになる。
【0066】
また、ここまで説明した例では、人体に装着される装置を、送信装置とし、人体が一時的に持ったり触れるような装置を、受信装置としたが、その逆でも良い。即ち、例えば腕時計などの形状をして、人体に取付けられる装置を、受信装置として構成し、PDAのような人体が一時的に持つような装置を、送信装置として構成しても良い。
【0067】
さらに、それぞれの装置を、送信と受信の双方を行う通信装置として構成しても良い。即ち、例えば図22に示すように、人体に装着される通信装置80として、電極81,82の2個の電極を設けて、電極81を、送信用の増幅器87の出力部と受信用の増幅器88の入力部とに接続し、電極82を接地電位部に接続する。この通信装置は、各種データ処理を行うマイクロプロセッサ83を備えて、表示部84でデータ処理状態に基づいた表示を行う。そして、マイクロプロセッサ83で生成させた送信信号を、変調器85でキャリア発生器86から供給されるキャリアを使用して送信用に変調し、その変調された信号を、送信用の増幅器87で送信出力の信号とし、その増幅された送信信号を、電極81から外部(接触した人体)に出力させる。
【0068】
また、電極81に外部(接触した人体)から入力した信号を、受信用の増幅器88の入力部に供給し、受信用の増幅処理を行う。増幅器88で増幅された信号は、復調器89で受信用の復調処理を行う。このとき、キャリア発生器86から供給されるキャリアを使用して復調処理を行う。復調器89で復調された受信信号は、マイクロプロセッサ83に供給して、受信信号に含まれるデータの検出処理などを行う。なお、図22では電池などの電源供給手段は省略してある。
【0069】
このように構成される通信装置80を、例えば図4に示した如き腕時計型通信装置、或いは図14に示した如き指輪型通信装置のように、人体に装着される通信装置として構成して、2つの電極81,82を人体と接触させておく。
【0070】
また、この通信装置80と通信を行う相手側の機器についても、送信と受信の双方が行える通信装置として構成する。但し、相手側の通信装置については、接地電極を備えない電極1個の通信装置として構成しても良い。
【0071】
このように送信と受信の双方が処理できる通信装置を用意して、人体を介して双方向に信号を送って通信を行うことで、例えば外部からの指示を、人体に装着された通信装置に送って、その通信装置で届いた指示に基づいた処理を実行させて、その処理の実行結果を外部に送るようなことが可能になる。或いはこれとは逆に、人体に装着された通信装置から指示を送って、その結果を人体に装着された通信装置に戻すようなことも可能になる。
【0072】
なお、図22に示した通信装置80は、2個の電極を送信用と受信用で兼用するようにしたが、送信用と受信用の電極を分けるようにしても良い。例えば図23に示すように、通信装置80′として、送信用の増幅器87の出力信号が供給される電極91と接地電極92を設け、さらに、受信用の増幅器88に入力信号を供給する電極93と接地電極94を設ける構成としても良い。通信装置80′のその他の構成については、図22に示した通信装置80と同様に構成する。
【0073】
この図23に示すように送信用と受信用とで個別に電極を用意する構成とした場合には、例えば送信信号のキャリア周波数と受信信号のキャリア周波数とが異なる場合に、それぞれの周波数に適合した電極の配置間隔を設定できる。なお、接地電極92,94については、1つの電極で共用させても良い。
【0074】
なお、ここまで説明した送信装置や受信装置(或いは送受信を行う通信装置)の電極としては、信号の出力又は入力を行う1つ又は複数の第1の電極と、接地電位部に接続された1つ又は複数の第2の電極との、2種類の電極を設けた構成としたが、これとは違う2種類の電極を設けた構成としても良い。即ち、信号の出力又は入力を行う第1の電極と、この第1の電極に得られる信号とは互いに逆極性のバランスした信号が出力又は入力される第2の電極との、2種類の電極を設けるようにしても良い。この互いに逆極性のバランスした信号が出力又は入力される第1,第2の電極を設けた場合にも、それぞれの電極を複数設ける構成としても良い。
【0075】
次に、本発明の第2の実施の形態を、図24〜図28を参照して説明する。本実施の形態において、送信装置と受信装置の具体的な電極や内部の構成については、既に第1の実施の形態で説明した構成が適用されるものであり、第1の実施の形態で説明した送信装置と受信装置を使用したシステム構成とした上で、受信装置側で送信装置の識別処理を行うようにしたものである。
【0076】
図24に示した本例のシステム構成について説明すると、人体100の右腕101には、発光ダイオード121を有する送信装置111が装着されており、左腕102には、発光ダイオード122を有する送信装置112が装着されている。これらの送信装置111,112には、少なくとも2つの電極が配されて、人体100と直接的に接触している。受信装置114は電極113を有し、受信した信号に基づいて発光する発光ダイオード123及び124を有している。
【0077】
ここでは、各送信装置111,112は、腕時計の如きバンドで腕に装着される装置を想定しており、受信装置114は、PDAの如き情報処理端末を想定している。
【0078】
本例の送信装置111及び112は、内部が例えば図2に示した構成であるとすると、それぞれの信号源14より互いに異なる識別信号を発生させ、変調器15でFSK変調し、バンドパスフィルタ17は、変調器15より出力された信号の内、伝送すべき周波数帯域の信号成分を抽出し、増幅器18に出力する。増幅器18は、入力された信号を増幅し、電極12より人体100を介して送信する。人体100の右手(右腕)101又は左手(左腕)102が、受信装置114の電極113に接触している場合、受信装置114は、送信装置111又は112より送信された信号を、電極113を介して受信する。
【0079】
このとき、送信装置111及び112の送信出力は互いに干渉しない小さなレベルに設定されている。これにより、送信装置111より送信された信号は、右手101で電極113に接触しないと、受信装置114で受信できない。同様に、送信装置112より送信された信号は、左手102で電極113に接触しないと、受信装置114で受信できない。
【0080】
次に、図7に示す構成で行われる伝送の動作について説明する。送信装置111の内部の構成が、図2に示した送信装置10と同じであるとすると、信号源14は、ここでは識別信号Rを発生させて出力させるとする。このとき、信号源に接続された発光ダイオード14aを、例えば赤色に点灯させ、信号を送信していることを表示させる。変調器15は、信号源14より出力された識別信号RをFSK変調し、バンドパスフィルタ17に出力する。バンドパスフィルタ17は、FSK変調された出力より伝送すべき周波数帯域の信号成分を抽出し、増幅器18に出力する。FSK変調された識別信号Rは、増幅器18で増幅され、電極12より右腕101を介して伝送される。このとき、接地側の電極13についても、右腕101に接触している。
【0081】
この状態で、人体の右手101が、受信装置114の電極113に接触すると、送信装置111の電極12より伝送された信号は、電極113を介して受信装置114に受信される。受信装置114の内部の構成が、図3に示した受信装置20と同じであるとすると、受信された信号は増幅器23で増幅され、復調器24で復調され、識別信号Rが抽出される。抽出された識別信号Rは、データ処理部26に供給され、処理される。データ処理部26は、識別信号Rを予め登録されている識別バンドパスフィルタと比較し、信号を送信した送信装置111を識別し、送信装置111に対応する発光ダイオード123を、例えば赤色に点灯させ、右腕101が電極113に接触したことを示す。
【0082】
送信装置112の場合も同様に、内部の構成が、図2に示した送信装置10と同じであるとすると、信号源14は、ここでは識別信号Lを発生させて出力させるとする。このとき、信号源に接続された発光ダイオード14aを、例えば緑色に点灯させ、信号を送信していることを表示させる。変調器15は、信号源14より出力された識別信号LをFSK変調し、バンドパスフィルタ17に出力する。バンドパスフィルタ17は、FSK変調された出力より伝送すべき周波数帯域の信号成分を抽出し、増幅器18に出力する。FSK変調された識別信号Lは、増幅器18で増幅され、電極12より左腕102を介して伝送される。このとき、接地側の電極13についても、左腕102に接触している。
【0083】
この状態で、人体の左手102が、受信装置114の電極113に接触すると、送信装置111の電極12より伝送された信号は、電極113を介して受信装置114に受信される。受信装置114の内部の構成が、図3に示した受信装置20と同じであるとすると、受信された信号は増幅器23で増幅され、復調器24で復調され、識別信号Lが抽出される。抽出された識別信号Lは、データ処理部26に供給され、処理される。データ処理部26は、識別信号Lを予め登録されている識別バンドパスフィルタと比較し、信号を送信した送信装置112を識別し、送信装置112に対応する発光ダイオード124を、例えば緑色に点灯させ、左腕102が電極113に接触したことを示す。
【0084】
以上のようにして、受信装置114の電極113が接触した人体100の部位が、右腕(右手)又は左腕(左手)であることが識別される。
【0085】
図25は、本実施の形態の処理を適用した、他の情報伝送システムの構成例を示している。この図25の例では、送信装置111は人体100の左足103に装着され、送信装置112は人体100の左足104に装着されている。また、受信装置114には、床に設置するタイプの電極115が接続されている。
【0086】
この例の場合には、図24の例の場合と同様に、送信装置111より送信される信号の送信出力は、意識的に小さく設定され、その信号は右足103が受信電極に接触しないと受信装置114で受信できないようになっている。また、送信装置112より送信される信号についても同様である。
【0087】
このときの動作は、図24の例の場合と同様に行われ、送信された識別信号R又はLによって、電極115に接触した足が、右足であるか左足であるかが識別される。
【0088】
図26は、本実施の形態の処理を適用した、さらに他の情報伝送システムの構成例を示している。この図26の例では、送信装置131は人体の右腕101に装着され、送信装置132は人体の左腕102に装着され、送信装置133は人体の右足103に装着され、送信装置134は人体の左足104に装着されている。各送信装置131,132,133,134には、発光ダイオード141,142,143,144が取付けてある。また、受信装置135は、例えば床などに設置するタイプの電極115と接続させてある。受信装置135には、発光ダイオード145,146,147,148を有する。
【0089】
図27は、この場合の送信装置131の内部構成を示している。発振器161は発振し、予め設定されている所定の周波数の信号を発生し、バッファアンプ162に出力する。バッファアンプ162は発振器161より出力された信号を増幅し、電極163に出力する。
【0090】
送信装置131内の電池164は、一端が接地されており、他端から発振器161及びバッファアンプ162に、必要な電力を供給している。接地電極165は、発振器161,バッファアンプ162,電池164の接地点と相互に接続されている。
【0091】
送信装置132,133,134の内部の構成は、送信装置131と同様である。但し、各送信装置131,132,133,134の発振器161が発振する信号の周波数は、それぞれ異なる周波数に設定してある。
【0092】
図28は、受信装置135の内部を示している。増幅器181は、電極115より入力された信号を増幅し、信号処理部182に出力する。信号処理部182は、例えばマイクロコンピュータなどにより構成され、増幅器181より入力された信号の周波数を認識し、信号を送信して送信装置を識別する。
【0093】
電池183は、増幅器181及び信号処理部182に必要な電力を供給している。
【0094】
次に、図26に示すシステム構成での動作について説明する。送信装置131の発振器161は、他の送信装置とは異なる所定の周波数の信号をバッファアンプ162に出力する。このとき、発光ダイオード141は例えば赤色に点灯される。バッファアンプ162は、入力された信号を増幅し、電極163から出力する。
【0095】
右腕101が受信装置135に接続された電極115に接触すると、送信装置131側の電極163より出力された信号は、右腕101及び電極115を介して受信装置135に伝送される。
【0096】
受信装置135においては、電極115を介して伝送されてきた信号は、増幅器181に供給される。増幅器181は、入力された信号を増幅し、信号処理部182に出力する。信号処理部182は、増幅器181より入力された信号の周波数を認識し、予め登録されている周波数と比較し、信号を送信した送信装置131を識別し、送信装置131に対応する発光ダイオード145を例えば赤色に点灯させ、右腕101が電極115に接触したことを表示させる。
【0097】
送信装置132も同様に他の送信装置とは異なる所定の周波数の信号を出力する。このとき、発光ダイオード142が例えば青色に点灯される。左腕102が電極115に接触した場合、送信装置132より出力された信号は、左腕102及び電極115を介して受信装置135に伝送される。電極115より入力された信号は、送信装置131から送信された信号と同様に、増幅器181において増幅され、信号処理部182において周波数を認識される。信号処理部182は受信した信号の周波数を認識すると、予め登録されている周波数と比較し、信号を送信した送信装置132を識別し、送信装置132に対応する発光ダイオード146を例えば青色に点灯させ、左腕102が電極115に接触したことを表示させる。
【0098】
また、送信装置133も同様に他の送信装置とは異なる所定の周波数の信号を出力する。このとき、発光ダイオード143が例えば緑色に点灯される。右足103が電極115に接触した場合、送信装置133より出力された信号は、右足103及び電極115を介して受信装置135に伝送される。電極115より入力された信号は、送信装置131,132から送信された信号と同様に、増幅器181において増幅され、信号処理部182において周波数を認識される。信号処理部182は受信した信号の周波数を認識すると、予め登録されている周波数と比較し、信号を送信した送信装置133を識別し、送信装置133に対応する発光ダイオード147を例えば緑色に点灯させ、右足103が電極115に接触したことを表示させる。
【0099】
さらに、送信装置134も同様に他の送信装置とは異なる所定の周波数の信号を出力する。このとき、発光ダイオード144が例えば黄色に点灯される。左足104が電極115に接触した場合、送信装置134より出力された信号は、左足104及び電極115を介して受信装置135に伝送される。電極115より入力された信号は、送信装置131,132,133から送信された信号と同様に、増幅器181において増幅され、信号処理部182において周波数を認識される。信号処理部182は受信した信号の周波数を認識すると、予め登録されている周波数と比較し、信号を送信した送信装置134を識別し、送信装置134に対応する発光ダイオード148を例えば黄色に点灯させ、左足104が電極115に接触したことを表示させる。
【0100】
以上のようにして、受信装置135に接続された電極115に接触した人体100の部位が、右腕101、左腕102、右足103、又は左足104であることが、送信装置131、132、133及び134より送信された信号の周波数により識別される。例えば、10〜20MHzの周波数帯の中で、4種類の周波数を用いることは容易であり、これによって、両手両足の区別が可能である。
【0101】
図27の例の送信装置131〜134は、内部の構成において変調器を必要としないため、小型化することができる。また、図28の受信装置135は、復調器を必要としないため、小型化することができる。
【0102】
また、受信装置135の信号処理部182が、入力された信号に複数の周波数が含まれる場合でも、これらの周波数を全て認識できるようにすれば、人体100の両手両足のうち2箇所以上が電極115に接触した場合でも、電極115に接触した部位の識別は可能である。
【0103】
さらに、送信装置131〜134として、図2に示した構成の送信装置と同様の内部構成の送信装置を用い、受信装置135として、図3に示した構成の受信装置と同様の内部構成の受信装置を用いた場合、複数の人間に対して各人ごとに識別信号を変えて送信装置を装着すれば、複数の人間に対しての両手両足の識別が可能となる。このようにしたことによって、識別信号により各人を識別し、識別信号の搬送波の周波数により、各人の部位(即ち両手両足のいずれか)を識別することも可能となる。なお、図27,図28の構成の送信装置及び受信装置を用いて、送信される信号の周波数のみで各人の両手両足を識別することも原理的には可能であるが、用意された伝送帯域の帯域幅に対応して、送信される信号の数が限られてしまう。上述したような識別信号を用いれば、このような制限はない。なお、両手両足の部位によっても識別信号を変えて、識別信号だけで各人の識別と両手両足の部位の識別を行うようにしても良い。
【0104】
また、図24以降を参照して説明した第2の実施の形態では、送信装置側に少なくとも2つの電極を設けて、その内の1つを接地電位部に接続された電極としたが、この接地電位部に接続された電極については、省略するようにしても良い。但し、第1の実施の形態で説明したように、接地電極を省略した場合には、接地電極がある場合に比べて信号の伝送効率が低下する。また、2つの電極として、接地電極を設けるのではなく、信号の出力又は入力を行う第1の電極と、この第1の電極に得られる信号とは互いに逆極性のバランスした信号が出力又は入力される第2の電極を設けるようにしても良い。
【0105】
また、ここまで説明した第1,第2の実施の形態では、識別信号などを送信装置(通信装置)から送信させて、受信装置(通信装置)で受信する例について説明したが、その他の信号を人体を介して伝送するようにしても良い。例えば、映像信号や音声信号などを、同様の構成の送信装置や受信装置を使用して伝送するようにしても良い。この場合、上述した変調方式やキャリア周波数などの値についても、一例を示したものであり、伝送する信号に適した変調方式やキャリア周波数を適用すれば良い。
【0106】
また、ここまで説明した第1,第2の実施の形態では、人体を介して伝送を行うシステムについて説明したが、人体以外の生体を使用しても良いことは勿論である。
【0107】
また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【0113】
【発明の効果】
本発明の情報伝送装置によれば、接触手段を介して送信される情報の送信元が識別できるように情報を制御するようにしたので、他の受信側の情報処理装置の電極に接触した生体の部位を識別することが可能となる。
【0114】
また本発明の情報伝送装置によれば、接触手段を介して受信した情報に基づいて、他の情報処理装置を識別するようにしたので、生体の部位を識別可能な簡単な構成の装置を実現することができる。
【0119】
また本発明の情報伝送システムによれば、第1および第2の情報処理装置で発生された情報を生体を介して第3の情報処理装置に伝送し、第3の情報処理装置で第1の情報処理装置と第2の情報処理装置とを識別するようにしたので、生体の部位を識別可能な簡単な構成のシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態によるシステム構成例を示した説明図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態による送信装置の構成例を示したブロック図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態による受信装置の構成例を示したブロック図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態による伝送状態の例を示した説明図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態による伝送状態の等価回路例を示した回路図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態による送信装置の形状の例を示した斜視図である。
【図7】図6に示した送信装置の側面図である。
【図8】図6,図7とは異なる電極の配置例とした送信装置の側面図である。
【図9】図6,図7とはさらに異なる電極の配置例とした送信装置の側面図である。
【図10】電極を4個設けた場合の接続例(例1)を示した構成図である。
【図11】電極を4個設けた場合の接続例(例2)を示した構成図である。
【図12】電極を4個設けた場合の接続例(例3)を示した構成図である。
【図13】電極を4個設けた場合の接続例(例4)を示した構成図である。
【図14】本発明の第1の実施の形態による送信装置を指輪とした例を示した斜視図である。
【図15】図14に示した送信装置の側面図である。
【図16】図14,図15とは異なる電極の配置例とした送信装置の側面図である。
【図17】図14,図15とはさらに異なる電極の配置例とした送信装置の側面図である。
【図18】本発明の第1の実施の形態による送信装置をネックレスとした例を示した斜視図である。
【図19】本発明の第1の実施の形態による受信装置の他の構成例を示したブロック図である。
【図20】図19の例の受信装置の電極の配置例(例1)を示した説明図である。
【図21】図19の例の受信装置の電極の配置例(例2)を示した説明図である。
【図22】本発明の第1の実施の形態による通信装置のさらに他の構成例を示したブロック図である。
【図23】図22とは電極の接続を別とした通信装置の構成例を示したブロック図である。
【図24】本発明の第2の実施の形態による情報伝送システムの構成例を示した説明図である。
【図25】本発明の第2の実施の形態による情報伝送システムの他の構成例を示した説明図である。
【図26】本発明の第2の実施の形態による情報伝送システムのさらに他の構成例を示した説明図である。
【図27】図26の例の情報伝送システムにおける送信装置の構成を示すブロック図である。
【図28】図26の例の情報伝送システムにおける受信装置の構成を示すブロック図である。
【図29】従来の人体を伝送路として使用した伝送状態の原理を示した説明図である。
【図30】従来の送信装置の例を示したブロック図である。
【図31】従来の受信装置の例を示したブロック図である。
【符号の説明】
1…人体、2…送信装置、3…受信装置、10,10′…送信装置、11…バンド、12…電極、13…電極、14…信号源、14a…発光ダイオード、15…変調器、16…キャリア発生器、17…バンドパスフィルタ、18…増幅器、19…電池、20…受信装置、21…電極、22…内部電極、23…増幅器、24…復調器、25…キャリア発生器、26…データ処理部、27…表示部、28…電池、29…電極、51,52,53,54…電極、60,60′…指輪型送信装置、61…環状部、62,63,64,65…電極、70…ネックレス型送信装置、71…チェーン部、72,73…電極、80,80′…通信装置、81,82…電極、83…マイクロプロセッサ、84…表示部、85…変調器、86…キャリア発生器、87,88…増幅器、89…復調器、91,92,93,94…電極、100…人体、101…右腕(右手)、102…左腕(左手)、103…右足、104…左足、111,112…送信装置、113…電極、114…受信装置、115…電極、121,122,123,124…発光ダイオード、131,132,133,134…送信装置、135…受信装置、141,142,143,144,145,146,147,148…発光ダイオード、161…発振器、162…バッファアンプ、163…電極、164…電池、165…電極、181…増幅器、182…信号処理部、183…電池
Claims (8)
- 3台の情報伝送装置を用意して、その3台の情報伝送装置の内の情報を送信する2台の情報伝送装置を生体の右手首と左手首に装着することで、右手首に装着された第1の情報伝送装置と、左手首に装着された第2の情報伝送装置とし、その第1および第2の情報伝送装置から送信される情報を受信する第3の情報伝送装置とで構成されるシステムにおける、前記第1および第2の情報伝送装置として使用される情報伝送装置であって、
情報を発生する発生手段と、
前記生体に接触する接触手段と、
前記発生手段により発生された前記情報を送信処理して前記接触手段に供給して、前記接触手段を介して前記第3の情報伝送装置に送信する送信手段と、
前記送信手段により送信される前記情報の送信出力を、他方の手首に装着された情報伝送装置により送信される信号と互いに干渉しない小さなレベルに設定し、前記第3の情報伝送装置が前記情報に基づいて、受信した信号の送信元の情報伝送装置が装着されている手を識別できるように制御する制御手段とを備えた情報伝送装置。 - 請求項1記載の情報伝送装置において、
前記制御手段は、前記情報に、識別情報が含まれるように制御する情報伝送装置。 - 請求項1記載の情報伝送装置において、
前記制御手段は前記情報を搬送する搬送波の周波数を制御する情報伝送装置。 - 3台の情報伝送装置を用意して、その3台の情報伝送装置の内の情報を送信する2台の情報伝送装置を生体の右手首と左手首に装着することで、右手首に装着された第1の情報伝送装置と、左手首に装着された第2の情報伝送装置とし、その第1および第2の情報伝送装置から送信される情報を受信する第3の情報伝送装置とで構成されるシステムにおける、前記第3の情報伝送装置として使用される情報伝送装置であり、
他方の手首に装着された情報伝送装置から送信される信号と互いに干渉しない小さなレベルに設定された信号を送信する第1および第2の情報伝送装置からの信号を受信する情報伝送装置において、
前記生体に接触する接触手段と、
前記第1および第2の情報処理装置により発生された情報を、前記接触手段を介して受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された前記情報に基づいて、前記第1および第2の情報処理装置を識別する識別手段とを備えた
情報伝送装置。 - 3台の情報伝送装置を用意して、その3台の情報伝送装置の内の情報を送信する2台の情報伝送装置を生体の右手首と左手首に装着することで、右手首に装着された第1の情報伝送装置と、左手首に装着された第2の情報伝送装置とし、その第1および第2の情報伝送装置から送信される情報を受信する第3の情報伝送装置とで構成される情報伝送システムであって、
前記第1および第2の情報処理装置として、
送信出力を、他方の手首に装着された情報伝送装置により送信される信号と互いに干渉しない小さなレベルに設定して、情報を送信処理する送信処理手段と、
前記送信処理手段で得られた送信信号が供給されて、前記生体と接触する第1の電極と、
基準となる電位部又は前記送信信号の電位とは逆極性の電位部と接続されて、前記第1の電極とは離れた位置で前記生体と接触する第2の電極とを備え、
前記第3の情報処理装置として、前記生体と接触する第3の電極と、前記第3の電極に得られる信号を受信処理する受信処理手段と、
前記受信処理手段により受信された前記情報に基づいて、前記第1および第2の情報処理装置を識別する識別手段とを備えた
情報伝送システム。 - 請求項5記載の情報伝送システムにおいて、
前記第3の情報処理装置の基準電位部は、前記生体とは電気的に接触しない構成とした
情報伝送システム。 - 請求項5記載の情報伝送システムにおいて、
前記第3の情報処理装置は、さらに第4の電極を備え、
該第4の電極は、基準となる電位部又は前記受信処理手段の入力信号とは逆極性となる電位部と接続させた
情報伝送システム。 - 請求項5記載の情報伝送システムにおいて、
前記第1及び第2の情報処理装置は、
前記第1の電極に得られる信号を受信処理する受信処理手段をさらに備え、
前記第3の情報処理装置は、
情報を送信処理して送信信号を前記第3の電極に供給する送信処理手段をさらに備えた
情報伝送システム。
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