JP4697444B2 - 通信装置 - Google Patents

Description

本発明は生体通信に関し、特に生体通信の状態を分かりやすく通知する技術に関する。

近年、ユーザの人体を介して通信する生体通信システムが開発されている。例えば特許文献１によると、生体通信の電極をスイッチと一体に設置し、スイッチが押された時にだけ生体通信によるＩＤ照合を行うことで、不用意な作動などの誤操作を防止する。また特許文献２によると、装着型の生体通信装置において、相手側の生体通信装置からのスタート信号を受けてから回路に電力を供給することで、非通信時のエネルギー消費を抑える。
特開２００４−１２００９７号公報 特開２００２−９７１０号公報

特許文献１および２の技術では、ユーザが電極に触れることで通信が可能となるが、電極に触れた後に生体通信の状態がどのようになっているかを、ユーザは知ることができない。別途の表示装置を設けて通信状態を通知してもよいが、この場合、ユーザがその方へ目線を移さなければ通信状態を知ることができない。本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、ユーザの人体が生体通信のために触れる部位の付近から生体通信の状態を感得できるようにすることを目的とする。

本発明に係る通信装置は、人体と接触する接触部と、接触部に接触した人体を介してデータ通信を行う通信部と、力学的エネルギー、熱エネルギーまたは光エネルギーのうち少なくともいずれか１つを含むエネルギーを発生させて接触部に加えるエネルギー発生部と、通信部によるデータ通信の状態を検出する状態検出部と、状態検出部の検出したデータ通信の状態に応じ、エネルギー発生部によるエネルギーの発生の開始、継続または停止を制御する通信状態通知部と、を備える。

こうすると、ユーザは人体の接触した接触部に加えられた、動力、熱、光その他のエネルギーによって通信状態を感得できる。

好ましくは、エネルギー発生部は振動力を発生する加振部を含む。

好ましくは、エネルギー発生部は接触部の人体接触側に放熱する放熱部を含む。

好ましくは、エネルギー発生部は接触部の人体接触側から吸熱する吸熱部を含む。

好ましくは、エネルギー発生部は接触部に接触した人体を接触部に吸着する吸着部を含む。

好ましくは、接触部の人体接触側に突出可能でありかつ接触部の人体非接触側に引込み可能に構成された凸部をさらに備え、エネルギー発生部は凸部の突出または引込み動作を駆動する駆動部を含む。

好ましくは、エネルギー発生部は接触部の人体接触側に発光する発光部を含む。

好ましくは、通信状態通知部は、状態検出部がデータ通信の開始または終了を検出したことに応じてエネルギー発生部によるエネルギーの発生の開始または停止を制御する。

好ましくは、通信状態通知部は、状態検出部がデータ通信の開始を検出したときからデータ通信の終了を検出したときまでエネルギーの発生を継続するよう制御する。

好ましくは、通信状態通知部は、状態検出部の検出したデータ通信の状態に応じ、エネルギー発生部によるエネルギーの発生のパターンを変化させる。

こうすると、ユーザは接触部からのエネルギーの発生パターンによって通信状態を感得できる。

本発明に係る通信装置は、人体と接触する接触部と、接触部に接触した人体を介してデータ通信を行う通信部と、接触部の人体接触側の近傍に光を照射する発光部と、通信部によるデータ通信の状態を検出する状態検出部と、状態検出部の検出したデータ通信の状態に応じ、発光部による発光の開始、継続または停止を制御する通信状態通知部と、を備える。

こうすると、ユーザは接触部近傍の光によって通信状態を感得できる。

本発明に係る通信状態通知方法は、人体と接触する接触部と、接触部に接触した人体を介してデータ通信を行う通信部とを備える通信装置で用いられる通信状態通知方法であって、通信部によるデータ通信の状態を検出するステップと、検出されたデータ通信の状態に応じ、力学的エネルギー、熱エネルギーまたは光エネルギーのうち少なくともいずれか１つを含むエネルギーを発生させて接触部に加えるステップと、を含む。

本発明に係る通信状態通知方法は、人体と接触する接触部と、接触部に接触した人体を介してデータ通信を行う通信部とを備える通信装置で用いられる通信状態通知方法であって、通信部によるデータ通信の状態を検出するステップと、検出されたデータ通信の状態に応じ、接触部の人体接触側の近傍に光を照射するステップと、を含む。

本発明によると、ユーザは人体の接触した接触部に加えられた動力、熱、光その他のエネルギーや接触部近傍に照射された光によって通信状態を容易に感得できる。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の好ましい実施形態に係る通信システム１００の構成の一例を示す。通信システム１００は、第１の通信装置１０１−１および第２の通信装置１０１−２を備える。第１の通信装置１０１−１や第２の通信装置１０１−２は、例えば携帯電話、ＰＤＡ、腕時計、自動車もしくは自動車のインテリジェントキー、ノート型パソコン、テレビ、電子フォトスタンド等であるが、具体的構成や使用の形態は何でもよく、人体に装着可能に構成してもよい。

第１の通信装置１０１−１および第２の通信装置１０１−２は、ユーザの人体２を介して互いにデータを送受信する人体通信部１０２を備える。

ユーザは、例えば第１の通信装置１０１−１の人体通信部１０２を一方の手で触れた状態で、他方の手で第２の通信装置１０１−２の人体通信部１０２に触れる。そうすると、第１の通信装置１０１−１と第２の通信装置１０１−２とは、ユーザの人体２を介して電気的に接続し、必要なデータを通信する。

図２は本発明の好ましい第１の実施形態に係る人体通信部１０２の構成図である。人体通信部１０２は、人体２と接触する人体接触部１１ａ、送受信器１２、加振装置１３、制御部１４、記憶部１５およびタッチセンサ１６を有する。

人体接触部１１ａは、例えば導電性の部材で構成された電極である。以下、人体接触部１１ａを電極１１ａと表すこともある。送受信器１２は、各種情報を示すデジタル信号を、数百マイクロアンペア程度の微弱電流として数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚに変調し、電極１１ａに接触した人体２を介して相手方の人体通信部１０２に送信する。あるいは、送受信器１２は、相手方の人体通信部１０２から微弱電流を受信し、これをデジタル信号に復調する。これにより、人体通信部１０２同士で数十ｋｂｐｓでのデータ通信が可能であり、例えば１２８ビットの情報を数十ミリ秒で送信することができる。送受信器１２の通信状態は、人体２と電極１１ａとの接触状態に左右されるので、数回から数十回重複して情報を送信することが望ましい。

加振装置１３は、圧電素子やモータなどで構成された振動力を発生する小型の装置である。圧電素子の電極に張り合わせた振動板を電極１１ａに接触させるなどして、加振装置１３の発生した振動力は電極１１ａのみに伝達されるよう構成する。

制御部１４は、ＣＰＵなどで構成され、送受信器１２による情報の送受信の開始・終了や、加振装置１３による電極１１ａの振動の開始・終了など、各部の動作制御を統括する。記憶部１５は、フラッシュメモリやＲＡＭなどで構成され、制御部１４の処理に必要な各種データやプログラムを、一時的あるいは継続的に記憶する。

タッチセンサ１６は、例えば電極１１ａ上に形成された静電容量式のセンサである。タッチセンサ１６は、電極１１ａに人体２が接触したこと、あるいは人体２の接触が解除されたことを静電容量の変化などにより検知すると、接触検知信号または接触解除検知信号を制御部１４に出力する。

送受信器１２は、自分方からのデータ送信が開始／終了したこと、あるいは相手方からのデータ受信が開始／終了したこと、データの送受信の過程でエラーが発生したこと、その他の通信状態を、制御部１４に通知する。制御部１４は、送受信器１２からの通信状態の通知によって、送受信器１２の通信状態を検知する。

図３は人体通信部１０２の実行する通信処理の流れを示すフローチャートである。

Ｓ１では、制御部１４は、タッチセンサ１６から接触検知信号が出力されたか否かを継続的に判断し、検知信号が出力されたと判断した場合、Ｓ２に移行する。

Ｓ２では、制御部１４は、送受信器１２を制御し、所望のデータの送受信を開始する。また制御部１４は、加振装置１３に接続された図示しないドライバ（駆動装置）などを制御することで、振動力の発生を開始するよう加振装置１３を制御する。送受信器１２によるデータ送受信開始の制御は、タッチセンサ１６から接触検知信号が出力されたと判断された時点で即座に開始してもよいし、振動力発生開始の制御と同期させてもよい。加振装置１３は、制御部１４から振動力の発生を停止する制御が行われるまで、振動力の発生を継続する。

Ｓ３では、制御部１４は、送受信器１２による所望のデータの通信が終了したか否かを判断する。これは例えば、自分方の送受信器１２が、所期のデータを送信し、かつ相手方の人体通信部１０２から、所期のデータを受け取った旨の信号を受信したか否かで判断することができる。データの通信が終了したと判断した場合はＳ４に移行する。

なお、タッチセンサ１６から接触解除検知信号が出力されたと判断された時点や、送受信器１２の通信のエラーが発生したと判断された時点で、データの通信が終了したと判断してもよい。

Ｓ４では、制御部１４は、送受信器１２の通信を切断するよう制御し、かつ、加振装置１３の振動力の発生を停止するよう制御する。

以上の処理により、ユーザは、電極１１ａに人体２を接触させると、電極１１ａから伝わる振動力により、通信が行われていることが感得できるから、第１の通信装置１０１−１と第２の通信装置１０１−２との人体２を介した通信の開始、継続、および終了が直感的に分かる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、通信の継続中に振動力の発生も継続させたが、通信の開始時および／または終了時に限って振動力を発生させてもよい。

図４は人体通信部１０２の実行する通信処理の流れを示すフローチャートである。

Ｓ１１では、制御部１４は、タッチセンサ１６から接触検知信号が出力されたか否かを継続的に判断し、検知信号が出力されたと判断した場合、Ｓ１２に移行する。

Ｓ１２では、制御部１４は、送受信器１２を制御し、所望のデータの送受信を開始する。

Ｓ１３では、制御部１４は、記憶部１５に記憶されている振動パターンデータの中から、送受信器１２から検知された最新の通信状態である「通信開始」に対応する振動パターンデータを選択し、その選択した振動パターンデータに基づいたパターンで加振装置１３を所定時間に限って振動させるよう制御する。すなわち制御部１４は、振動力の発生継続時間を計時し、その時間が所定時間（例えば２秒間）に達したと判断すると、加振装置１３の振動力の発生を停止する制御を行う。

なお、「通信開始」に対応する振動パターンデータは、例えばコンマ数秒だけ継続する振動を規定するものであると、ボタンのクリック感に似た効果を人体２に与えることができる。

Ｓ１４では、制御部１４は、送受信器１２による所望のデータの通信が終了したか否かを判断する。データの通信が終了したと判断した場合はＳ１５に移行する。

Ｓ１５では、制御部１４は、送受信器１２の通信を切断するよう制御する。

Ｓ１６では、制御部１４は、記憶部１５に記憶されている振動パターンデータの中から、送受信器１２から検知された最新の通信状態である「通信終了」に対応する振動パターンデータを選択し、その選択した振動パターンデータに基づいたパターンで加振装置１３を所定時間に限って振動させるよう制御する。制御部１４は、振動力の発生継続時間を計時し、その時間が所定時間（例えば２秒間）に達したと判断すると、加振装置１３の振動力の発生を停止する制御を行う。「通信開始」に対応する振動パターンと「通信終了」に対応する振動パターンとは異なることが好ましい。例えば、振動の強弱、リズム、テンポ振動の継続時間などで両者の振動パターンに差異を設けるとよい。

なお、送受信器１２の通信のエラーが発生したと判断された場合は、送受信器１２の現在の状態である「エラー終了」に対応する振動パターンデータを選択し、その選択した振動パターンデータに基づいたパターンで加振装置１３を所定時間振動させるよう制御する。「エラー終了」に対応する振動パターンデータは、例えば「通信開始」や「通信終了」に対応する振動パターンよりも強い振動力のパターンであると、エラーにより通信が終了したことを人体２に感得させることができる。

以上の処理により、ユーザは、電極１１ａに人体２を接触させると、電極１１ａから伝わる振動のパターンにより、通信の開始、継続、終了その他の通信状態が直感的に分かる。

＜第３実施形態＞
図５は第３実施形態に係る人体通信部１０２の要部構成図である。人体通信部１０２は、加振装置１３の代わりに、ペルチェ素子や電熱線などで構成された加熱装置１７を備えている。その他の構成は図２と同様であり、図示と説明は省略する。

電極１１ａは導電性かつ熱電導性のある部材で構成されており、加熱装置１７の発生した熱は、電極１１ａに接触した人体２に伝導する。なお、図では加熱装置１７と電極１１ａとは別体で構成されているが、加熱装置１７を電熱線などの導電性部材で構成すれば、電極１１ａと共通した構成することも可能である。

図６は人体通信部１０２の実行する通信処理の流れを示すフローチャートである。

Ｓ２１では、制御部１４は、タッチセンサ１６から接触検知信号が出力されたか否かを継続的に判断し、検知信号が出力されたと判断した場合、Ｓ２２に移行する。

Ｓ２２では、制御部１４は、送受信器１２を制御し、所望のデータの送受信を開始する。また制御部１４は、加熱装置１７に接続された図示しないドライバなどを制御することで、熱の発生を開始するよう加熱装置１７を制御する。送受信器１２によるデータ送受信開始の制御は、タッチセンサ１６から接触検知信号が出力されたと判断された時点で即座に開始してもよいし、熱発生開始の制御と同期させてもよい。加熱装置１３は、制御部１４から熱の発生を停止する制御が行われるまで、熱の発生を継続する。

Ｓ２３では、制御部１４は、送受信器１２による所望のデータの通信が終了したか否かを判断する。データの通信が終了したと判断した場合はＳ２４に移行する。

なお、タッチセンサ１６から接触解除検知信号が出力されたと判断された時点や、送受信器１２の通信のエラーが発生したと判断された時点で、データの通信が終了したと判断してもよい。

Ｓ２４では、制御部１４は、送受信器１２の通信を切断するよう制御し、かつ、加熱装置１７の熱発生を停止するよう制御する。なお、加熱装置１７がペルチェ素子で構成されている場合、制御部１４は、発熱を停止し、さらに吸熱すなわち冷却を開始するよう制御してもよい。

以上の処理により、ユーザは、電極１１ａに人体２を接触させると、電極１１ａから伝わる熱により、通信が行われていることが感得できるから、第１の通信装置１０１−１と第２の通信装置１０１−２との人体２を介した通信の開始、継続、および終了が直感的に分かる。

以上の処理により、ユーザは、電極１１ａに人体２を接触させると、電極１１ａから伝わる熱により、通信が行われていることが感得できるから、第１の通信装置１０１−１と第２の通信装置１０１−２との人体２を介した通信の開始、継続、および終了が直感的に分かる。

特に、通信開始時に発熱、通信終了時に吸熱を開始すれば、通信が終了したことをより明確に認識させることができる。

＜第４実施形態＞
図７は第４実施形態に係る人体通信部１０２の要部構成を示す。人体通信部１０２は、凹状に形成された屈曲性に富む導電性部材である電極１１ａと、電極１１ａの凹空間の空気を吸引してする減圧装置１１ｂとを備える。その他の構成は図２と同様であり、図示と説明は省略する。

電極１１ａの凹部には人体２例えば指が押入されることでほぼ人体２と密着し、外界とほぼ遮断された空間Ｓを形成する。減圧装置１１ｂは、空間Ｓの空気を吸引することで、空間Ｓをほぼ真空状態とし、電極１１ａの凹部と人体２とをさらに密着させる。

制御部１４は、タッチセンサ１６から接触検知信号が出力された場合、減圧装置１１ｂを制御して空間Ｓの空気を吸引させるとともに、送受信器１２を制御し、所望のデータの送受信を開始する。ユーザは、人体２が吸引されたことに応じて通信が開始したことを感得できる。

また、制御部１４は、データの通信が終了したと判断した場合、減圧装置１１ｂを制御して空間Ｓに空気を流入させ、電極１１ａと人体２の密着を解除する。ユーザは、人体２が電極１１ａから離れたことに応じて通信が終了したことを感得できる。

＜第５実施形態＞
図８は第５実施形態に係る人体通信部１０２の要部構成を示す。人体通信部１０２は、中央部分その他の部分に孔１１ａ−Ｈが形成された平板状の電極１１ａ、孔１１ａ−Ｈを挿通して電極１１ａの人体２の接触側に突出可能に配置された凸状の部材である凸部１１ｃ、凸部１１ｃの突出および引込み動作を行う動作装置１１ｄを備える。その他の構成は図２と同様であり、図示と説明は省略する。

動作装置１１ｄはモータやピエゾ素子などの動力発生手段で構成される。

凸部１１ｃは、孔１１ａ−Ｈから突出することで平板状の電極１１ａの人体２の接触側に突起Ｒを形成し、人体２と接触する（図９）。凸部１１ｃが、孔１１ａ−Ｈから引込むと、電極１１ａ上の突起Ｒは消滅し、元の平板状になる（図８）。

制御部１４は、タッチセンサ１６から接触検知信号が出力された場合、動作装置１１ｄを制御して凸部１１ｃを孔１１ａ−Ｈから突出させるとともに、送受信器１２を制御し、所望のデータの送受信を開始する。ユーザは、人体２が突起Ｒに触れたことによって通信が開始したことを感得できる。

なお、第１実施形態と同様、凸部１１ｃの突出後に動作装置１１ｄが振動力を発生させて凸部１１ｃに振動が伝わるようにしてもよい。ユーザは、人体２が触れた突起Ｒから振動が伝達されることで通信が行われていることを容易に感得できる。

また、制御部１４は、データの通信が終了したと判断した場合、動作装置１１ｄを制御して凸部１１ｃを孔１１ａ−Ｈから引っ込ませる。ユーザは、人体２が突起Ｒに触れなくなったことに応じて通信が終了したことを感得できる。なお、凸部１１ｃの引込み後は、動作装置１１ｄの振動力発生を停止させる。

＜第６実施形態＞
図１０は第６実施形態に係る人体通信部１０２の要部構成を示す。人体通信部１０２は、電極１１ａと、ＬＥＤ、蛍光管、有機ＥＬなどで構成された発光部１１Ｌを発光させる発光装置１１ｅを備える。その他の構成は図２と同様であり、図示と説明は省略する。

電極１１ａは、タッチパネルなどで慣用される透明電極フィルムやＩＴＯ膜、導線がメッシュ状ないし格子状に埋め込まれたフィルムなど、発光部１１Ｌからの光を透過しかつ導電性を有する部材で構成される。電極１１ａとタッチセンサ１６とを共通の部材で構成してもよい。

発光部１１Ｌおよび発光装置１１ｅは人体２の非接触側に設けられ、人体２の非接触側から人体２の接触側に向け、電極１１ａを透過するよう光を放つ。ただし、発光部１１Ｌが電極１１ａの人体２の接触部分の近傍に光を照射できるのであれば、発光部１１Ｌを人体２の接触側に設けてもよい。

制御部１４は、タッチセンサ１６から接触検知信号が出力された場合、発光装置１１ｅを制御して発光部１１Ｌを発光させるとともに、送受信器１２を制御し、所望のデータの送受信を開始する。ユーザは、電極１１ａに人体２を接触させているときは、電極１１ａを見ているから、目線を特に動かすことなく、発光部１１Ｌからの発光によって通信が開始したことを感得できる。

また、制御部１４は、データの通信が終了したと判断した場合、発光装置１１ｅを制御して発光部１１Ｌの発光を停止させる。ユーザは、発光部１１Ｌからの発光の停止によって通信が終了したことを、目線を特に動かすことなく感得できる。

＜第７実施形態＞
上述した電極１１ａ、減圧装置１１ｂ、凸部１１ｃ、動作装置１１ｄ、発光部１１Ｌおよび発光装置１１ｅ、加振装置１３、加熱装置１７のうち少なくともいずれか２つを組み合わせることで人体通信部１０２を構成してもよい。この場合、組み合わせたブロックのうち共通する構成を一体にしてもよい。例えば、動作装置１１ｄおよび加振装置１３を同一のピエゾ素子で構成してもよい。

あるいは、可視光域から中・遠赤外線まで広くに放射スペクトルを持ち熱源としても照明としても利用されるハロゲンランプでなどで発光部１１Ｌおよび加熱装置１７を構成すれば、発光部１１Ｌおよび加熱装置１７を一体に構成することができ、部品点数が減少する。

通信システムの構成図 第１実施形態に係る人体通信部の構成図 第１実施形態に係る通信処理の流れを示すフローチャート 第２実施形態に係る通信処理の流れを示すフローチャート 第３実施形態に係る人体通信部の構成図 第３実施形態に係る通信処理の流れを示すフローチャート 第４実施形態に係る人体通信部の構成図 第５実施形態に係る人体通信部（突起が形成されていない状態）の構成図 第５実施形態に係る人体通信部（突起が形成されている状態）の構成図 第６実施形態に係る人体通信部の構成図

符号の説明

２：人体、１１ａ：人体接触部（電極）、１１ｂ：減圧装置、１１ｃ：凸部、１１ｄ：動作装置、１１ｅ：発光装置、１１Ｌ：発光部、１３：加振装置、１７：加熱装置、１０２：人体通信部

Claims (4)

1. 人体と接触する接触部と、
   前記接触部に接触した人体を介してデータ通信を行う通信部と、
   力学的エネルギー、熱エネルギーまたは光エネルギーのうち少なくともいずれか１つを含むエネルギーを発生させて前記接触部に加えるエネルギー発生部と、
   前記通信部によるデータ通信の状態を検出する状態検出部と、
   前記状態検出部の検出したデータ通信の状態に応じ、前記エネルギー発生部による前記エネルギーの発生の開始、継続または停止を制御する通信状態通知部と、
   を備え、
   前記エネルギー発生部は前記接触部の人体接触側に放熱する放熱部を含む通信装置。
2. 前記エネルギー発生部は前記接触部の人体接触側から吸熱する吸熱部を含む請求項１に記載の通信装置。
3. 人体と接触する接触部と、
   前記接触部に接触した人体を介してデータ通信を行う通信部と、
   力学的エネルギー、熱エネルギーまたは光エネルギーのうち少なくともいずれか１つを含むエネルギーを発生させて前記接触部に加えるエネルギー発生部と、
   前記通信部によるデータ通信の状態を検出する状態検出部と、
   前記状態検出部の検出したデータ通信の状態に応じ、前記エネルギー発生部による前記エネルギーの発生の開始、継続または停止を制御する通信状態通知部と、
   を備え、
   前記エネルギー発生部は前記接触部に接触した人体を前記接触部に吸着する吸着部を含む通信装置。
4. 人体と接触する接触部と、
   前記接触部に接触した人体を介してデータ通信を行う通信部と、
   力学的エネルギー、熱エネルギーまたは光エネルギーのうち少なくともいずれか１つを含むエネルギーを発生させて前記接触部に加えるエネルギー発生部と、
   前記通信部によるデータ通信の状態を検出する状態検出部と、
   前記状態検出部の検出したデータ通信の状態に応じ、前記エネルギー発生部による前記エネルギーの発生の開始、継続または停止を制御する通信状態通知部と、
   前記接触部の人体接触側に突出可能でありかつ前記接触部の人体非接触側に引込み可能に構成された凸部と、
   を備え、
   前記エネルギー発生部は前記凸部の突出または引込み動作を駆動する駆動部を含む通信装置。

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