JP5535936B2 - 静電容量の検知及び通信 - Google Patents

Description

本発明は、概括的に、生体信号を検知し、ボディ結合通信（ＢＣＣ）信号を通信するための装置、システム、方法、及びコンピュータ・プログラムに関する。

ボディ・エリア・ネットワーク（ＢＡＮ）は、無線パーソナル・エリア・ネットワーク（ＷＰＡＮ）の部分集合であり、上記部分集合は、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の部分集合である。前述のネットワークは、一個人の近くに配置された装置間でデータを通信するために使用することが可能である。

ＢＣＣは、ＢＡＮの物理層の手法の主たる候補として提案されている。これは、ＩＥＥＥ８０２．１５．６ＢＡＮ標準化においても検討されている。

ＢＣＣ信号は、無線によってではなく、人体を介して伝えられる。したがって、前述の信号に基づいた通信は、人体に近いエリアに制限される。これは、ずっと大きなエリアがカバーされる無線周波数（ＲＦ）通信と対照的である。

よって、ＢＣＣ信号を使用する場合、通信は、同じ人体上に配置されているか、同じ人体に接続されているか、又は、同じ人体の近くに配置されている装置間でのみ可能である。これは、セキュアＢＡＮの生成を可能にする。

ＢＣＣシステムの概略図を図７に示す。ＢＣＣシステム７００は、送信器７０５、受信器７１０、並びに電極７１５、７２０、７２５及び７３０を含む。送信器７０５は、電極７１５及び７２０に接続され、受信器７１０は電極７２５及び７３０に接続され、電極７１５、７２０、７２５及び７３０それぞれは図７中の平板として示す。送信器７０５から受信器７１０に信号を送信するために、送信器７０５を受信器７１０に人体を介して静電容量的に結合する。例えば、図７に表すように個人の前腕を介して静電容量的に結合することが可能である。静電結合は、送信器７０５から受信器７１０に信号を送信するために使用されるので、電流戻りパスが必要である。前述の戻りパスは、空気（誘電体）並びに接地（誘電体及び導体）によってもたらされる。

ＢＡＮ手法は、センサが、同じ人体上の他のセンサとのみ、データ（又は識別鍵）を交換するということが重要である、人体上の医用センサ・ネットワークにおいて適用することができる。前述の手法は他に、例えば、スポーツ、軍事及びセキュリティの分野において適用することが可能である。

他方で、静電容量手法は、更に、生体信号（例えば、心電図（ＥＣＧ）信号、脳波（ＥＥＧ）信号及び筋電図（ＥＭＧ）信号など）を検知するために提案されている。静電容量手法を使用する場合、検知はコンタクトレス(非接触)であり得る。すなわち、センサは、個人の体に接触しなくてよい。このことは、先行して提案されたセンサ・システム（例えば、通常のＥＣＧシステムなど）と対照的である。前述のシステムでは、センサは、個人の体にゲルで結合されるか、又は接着されなければならない。静電容量手法を使用する場合、前述の接触は必要ないので、センサは、例えば、前述の手法により、衣類内で一体化することができる。よって、例えばウエルネスの分野などにおける新たなアプリケーションは、検知の目的で静電容量手法を使用することによってイネーブルされる。

静電容量性生体検知装置の概略図は図８に示す。静電容量性生体検知装置８００は、センサ処理装置８０５、並びに電極８１０及び８１５を備える。センサ処理装置８０５は電極８１０及び８１５に接続される。電極８１０及び８１５を人体近くに配置し、静電容量結合により、当該対象から信号を拾う。図８に示すように、例えば、個人の前腕に配置され得る。電極８１０及び８１５によって拾われる未処理信号は、センサ処理装置８０５に入力され、センサ処理装置８０５は、例えばＥＣＧ信号などの所望の生体信号を得るために前述の未処理信号を調節し、処理する。

静電容量性生体検知装置（例えば、図８に示す静電容量性生体検知装置８００など）によって出力される生体信号は、配線又はＲＦ手法（例えば、ＺｉｇＢｅｅやＷｉＦｉなど）を介して送信することが可能である。生体信号が配線を介して送信された場合、静電容量性生体検知装置は配線によって接続されなければならない。これは、複数の静電容量性生体検知装置を備えたシステムの動作中に多くの誤りをもたらし得る。例えば、臨床環境において前述のシステムを使用する場合、ゆるんだ接触、及び人々の移動により、誤りが生じ得る。更に、前述の種類のシステムは、配線の混乱により、例えば、ウエルネスやスポーツなどのライフスタイル・アプリケーションには好都合の検知をもたらさない。要約すれば、有線通信に基づいた検知システムは、信頼できず、不都合である。

前述の課題は、生体信号を送信するためにＲＦ接続又はリンクを使用することによって解決することが可能である。しかし、前述のＲＦリンクは、生体信号を検知するための検知装置が配置される人体がＲＦリンクを妨害するという欠点を示す。更に、ＲＦ通信範囲は一個人に限定されない。ＲＦ手法の更なる欠点は、追加のＲＦ通信ソリューション（解決策）を全ての検知装置に加えなければならないということを含む。これは、上記ソリューションのコスト及びその電力消費をかなり増加させる。

よって、ＲＦベースの検知システムの動作は、人体の妨害により、信頼できないものになる。更に、前述の動作は、一個人に限定又は制限されない通信範囲を提供するために不安定になる。更に、前述のシステムの各検知装置は、通信のためにＲＦソリューション及び追加のアンテナを必要とする。

国際公開２００６／０６４３９７号明細書には、患者の一生体機能に関するデータを検知するよう患者に結合された生体状態センサと、近場静電容量性ボディ結合プロトコルを利用して患者を介して通信するよう生体状態センサとインタフェースする第１のボディ通信装置とを含む少なくとも１つのウェアラブル・モニタを無線ネットワークが含む、患者が監視する無線ネットワークが開示されている。無線ネットワークは、近場静電容量性ボディ結合プロトコルを利用する第１のボディ通信装置からデータを受信し、前述のボディ通信装置と通信する第２のボディ通信装置と、遠隔医療監視ステーションにデータを通信する外部通信装置とを含む中継システムを更に備える。すなわち、本明細書及び特許請求の範囲記載の装置は、通信の目的に特化した別個のボディ通信装置と、検知の目的で特化した従来のセンサを備える。

削減された数の装置を有することが望ましい。配置のサイズ、複雑度、及びコストを削減することが更に望ましい。別個のセンサ及び通信装置の使用と比較してこの配置の電力消費を減少させることが更に望ましい。

よって、本発明の第１の局面では、人体上若しくは動物の体上に配置可能であるか、又は人体の近く若しくは動物の体の近くに配置可能である装置が提示され、装置は、人体又は動物の体から生体信号を静電容量的に検知し、ボディ・エリア・ネットワークのボディ結合通信信号を静電容量的に通信するよう構成された検知装置を有する。すなわち、ボディ結合通信機能を備えた静電容量性検知装置を提供する。上記装置とともに、単一の検知装置は、生体信号を検知又は測定し、ボディ結合通信信号を通信するよう使用することが可能である。すなわち、同じ結合器は、検知、送信及び受信のために同時に使用することが可能である。よって、検知及び通信は、同じ検知装置により、同時に行うことが可能である。よって、装置のサイズ。コスト、及び電力消費は、先行して提案された装置のものと比較して復元することが可能である。装置は場合によっては、超低電力及び超低コストである。追加のアンテナ及びＲＦ装置を必要としないからである。更に、配線を使用する必要は存在しない。したがって、上記装置では、配線の混乱は生じない。

第１の局面による装置は、生体信号を低域通過フィルタリング又は帯域通過フィルタリングするよう構成された第１のフィルタリング装置を含み得る。第１のフィルタリング装置は、検知された生体信号に属さない他のスペクトル・コンテンツを除去することを可能にする。例えば、他の装置からの通信信号は、何れのアーチファクトもない適切な生体信号コンテンツを得るために除去することができる。よって、所望の生体数量の改良された測定を実現することが可能である。

装置は、生体信号に基づいて信号を処理するよう構成された処理装置も備え得る。処理装置は、検知する対象の所望の生体数量を取り出すことができる。すなわち、生体数量を得るために検知装置によって拾われる未処理信号を調整し、処理することが可能である。それにより、生体数量の厳密な値を得ることが可能である。

装置は、受信されたボディ結合通信信号を高域通過フィルタリング又は帯域通過フィルタリングするよう構成された第２のフィルタリング装置を含み得る。第２のフィルタリング装置を利用して、生体信号のコンテンツを除去することが可能であり、高周波雑音が存在している場合、これを除去することが可能である。それにより、誤り率が削減された、改良された通信を提供することが可能である。

装置は、受信されたボディ結合通信信号によって伝えられたデータを検知するよう構成された検知装置を含み得る。検知装置は、別の装置から送信されるデータ（例えば、その他の装置によって検知される生体データ）を取り出すことを可能にする。よって、別の装置によって送信されるデータは、検知装置により、局所の生体データを得ると同時に取り出すことが可能である。

装置は、生体信号に基づいたデータ、受信されたボディ結合通信信号によって伝えられたデータ、及び別の通信信号によって伝えられたデータのうちの少なくとも１つを記憶するよう構成された記憶装置を含み得る。データの記憶は、データの更なる処理を可能にする。例えば、データ融合は、生体数量のより正確な推定を得るように施すことが可能である。

装置は、別々の時点において装置によって生成される複数のデータ、及び別々の装置によって生成される複数のデータのうちの少なくとも一方を結合するよう構成された結合装置を含み得る。結合装置は、例えば、静電容量検知によって生じる動きアーチファクトの影響を減少させるように別々の装置によって生成されたデータを結合することにより、単一のデータを使用することによって達成可能な推定よりも正確であり得る生体数量の別の推定を導き出すか、又は特定の決定を行うために、別々の測定データを結合するために使用することができる。

装置は、記憶されたデータ、結合されたデータ、及び他のデータの少なくとも１つからの送信データを生成するよう構成された送信データ生成装置を備え得る。送信データ生成装置を使用することにより、複数の生体データ及び他のデータを含み得るコンパクトな送信データ・ブロックを生成することが可能である。それにより、データの効率的な送信を実行することができる。

装置は、送信する対象のボディ結合通信信号を得るために送信データを変調するよう構成された変調装置を備え得る。変調装置は、ボディ結合通信に適切な信号を形成し得る。生体信号との干渉を避けるように装置自体及び他の装置によって検知される対象の生体信号の周波数範囲におけるスペクトル・コンテンツを信号が理想的には含まないボディ結合通信に適切な信号を形成し得る。これを改良するために、装置は、送信する対象のボディ結合通信信号を高域通過フィルタリングするよう構成された第３のフィルタリング装置を更に備え得る。第３のフィルタリング装置は、検知する対象の生体信号の周波数範囲内の信号成分を抑制するために使用することができる。よって、生体信号の検知を改良することが可能である。送信されたボディ結合通信信号によって生じる干渉が少なくなるからである。その結果、生体数量の、より正確な推定を得ることができる。

装置は、人体又は動物の体から分離された装置に通信信号を通信するよう構成された通信装置を備え得る。通信装置は、データ（例えば、装置によって検知されるか、又は人体若しくは動物の体と別個の装置に、それによって受信される未処理の、又は処理済の生体データなど）を供給するために使用することが可能である。

他方で、これは、他の装置からのハブ転送データとしての装置の使用を可能にする。他方で、患者の生体機能を監視し、表示し、重大な事象が生じた場合に警告メッセージを出力するために使用される遠隔医療監視ステーションなどのアプリケーションは通信装置によって実現することができる。

装置は、同時に、生体信号を検知し、ボディ結合通信信号を通信するよう構成することが可能である。したがって、同じ結合器は、連続的に、生体信号を検知し、ボディ結合通信信号を、追加の通信手段及び／又は間欠検知若しくは通信に対する必要性なしで、通信するために使用することができる。

装置は、複数の生体信号を同時に検知するよう構成することが可能である。よって、単一の装置により、別々の生体信号（例えば、筋肉で併せて測定されたＥＭＧ信号及びＥＣＧ信号）を検知することが可能である。よって、この目的で複数の装置又は検知装置を使用する必要はない。その結果、別々の生体信号を検知するための検知システムのサイズ、複雑度及びコストを削減することができる。

上記装置は、繊維、靴、及びスポーツ用品のうちの少なくとも１つに一体化することが可能である。これは、（例えば、便利度が増加したスポーツ及びウエルネスの）分野におけるアプリケーション（適用）をイネーブルする。例えば、アスリートの生体機能を監視する場合、アスリートは、自分のスポーツウェアを着ればよいか、又は、スポーツ用品を利用しなければならないに過ぎない。更に、装置は単に、例えば、患者のベッド又は衣服に、一体化させることが可能であるに過ぎないので、臨床環境において患者の生体信号を測定することがより容易であり、より信頼でき、より好都合でもあり得る。前述の何れの場合にも、かつ、他のアプリケーションの場合にも、装置は、個人にゲルで結合又は付着させなくてよい。

装置は、静電容量性非接触型センサ、ボディ・エリア・ネットワーク・センサ及びボディ上の医用センサのうちの少なくとも１つであり得る。装置が、例えば、ボディ・エリア・ネットワーク・センサ、又はボディ上の医用センサである場合、センサ・ネットワークを形成するために、同じタイプの他のセンサと容易に相互接続することが可能である。よって、適合労力は必要でない。

本発明の第２の局面では、第１の局面による複数の装置を備えたシステムが提示され、複数の装置のうちの少なくとも２つの装置が互いに通信するよう構成される。前述の種類のシステムでは、配線を使用する必要がない。よって、配線の混乱は生じない。更に、追加のＲＦ通信装置又は他の種類の通信装置を使用するシステムと比較して、上記システムは、より複雑でない。よって、上記システムは低電力及び低コストであり得る。上記システムは場合によっては、超低電力及び超低コストであり得る。追加のアンテナ及びＲＦ装置を必要としないからである。

上記システムは、ボディ・エリア・ネットワーク及び、ボディ上の医用センサ・ネットワークのうちの少なくとも一方であり得る。前述のタイプのシステムは、例えば医療アプリケーション用に容易に使用することができ、患者を監視し、又は他の目的を果たすように適合させなくてよい。

本発明の第３の局面では、第１の局面による装置は、患者の監視、スポーツのパフォーマンスのコーチング、又はウエルネスのアプリケーションに使用される。前述のアプリケーション用に上記装置を使用する場合、配線又は追加の通信ソリューションは必要でない。したがって、より信頼でき、より好都合であり、より安価な設定が実現可能である。

本発明の第４の局面では、ａ）人体又は動物の体からの生体信号を静電容量的に検知する工程と、ｂ）ボディ・エリア・ネットワークに対してボディ結合通信信号を静電容量的に通信する工程とを含む方法を示す。工程ａ）及びｂ）は、人体上若しくは動物の体上に、又は人体若しくは動物の体の近くに配置可能な装置の検知装置によって行われる。上記方法は、生体信号を測定し、ボディ結合通信信号を通信するための単一の検知装置を使用することを可能にする。すなわち、同じ結合器は、検知、送信及び受信のために同時に使用することが可能である。よって、検知及び通信は、同じ検知装置により、同時に行うことが可能である。よって、検知装置を含む装置のサイズ、コスト、及び電力消費は、先行して提案された装置のものと比較して削減することが可能である。上記装置は場合によっては、超低電力及び超低コストであり得る。追加のアンテナ及びＲＦ装置を必要としないからである。更に、有線を使用する必要は存在しない。よって、配線の混乱は生じない。

本発明の第５の局面によれば、コンピュータ・プログラムが示され、コンピュータ・プログラムは、コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で行われると、第４の局面による方法の工程をコンピュータに行わせるためのプログラム・コード手段を含む。よって、第４の局面による方法と同じ利点を達成することが可能である。

本発明の第１乃至第５の局面では、生体信号を検知するために使用される装置間の通信は一人体又は動物の１つの体に制限され得る。更に、前述の通信はロバストであり得、更なるハードウェアを必要とせず、よって、先行して提案されているソリューションよりも電力消費が小さく、価格が低いことを示す。

更に、人体又は動物の体が通信媒体として使用されるので、通信による体の妨害は生じない。

実施例による例示的な装置の基本的な配置を示す概略ブロック図である。 実施例による例示的な装置を更に詳細に示す概略ブロック図である。 実施例による、２つの装置を備えた例示的なシステムを示す概略図である。 実施例による例示的な方法の基本工程を示すフローチャートである。 実施例のソフトウェア・ベースの実現形態の例を示す図である。 スポーツの分野における実施例の例示的なアプリケーションを示す図である。 ＢＣＣシステムを示す概略図である。 静電容量性生理検知装置を示す概略図である。

更に効果的な修正は、従属請求項に規定されている。

本発明の前述及び他の局面は、添付図面を参照して、以降説明した実施例から明らかであり、上記実施例によって明らかになる。

図１は、本願実施例による例示的な装置の基本構成を示す概略ブロック図を示す。装置１００は、検知部又は検知装置１０５、処理部１１０、及びトランシーバ部１１５を含む。装置１００は、センサ又はセンサ・ノードであり得、人体上若しくは動物の体上、又は人体の近く、若しくは動物の体の近くに配置可能である。生体信号は、検知装置１０５により、静電容量的に検知又は測定することができる。検知された生体信号は、検知装置１０５から処理部１１０に供給することができる。処理部１１０は、検知された生体信号をフィルタリングし、処理することが可能である。更に、処理結果又は未処理の生体信号を記憶し、トランシーバ部１１５に生体信号を供給することが可能である。更に、ボディ結合通信（ＢＣＣ）信号は検知装置１０５によって通信することができ、人体又は動物の体は通信媒体として使用される。ＢＣＣ信号は、ボディ・エリア・ネットワーク（ＢＡＮ）宛であり得る。トランシーバ部１１５は、検知装置１０５によって拾われた受信ＢＣＣ信号をフィルタリングし、検知することができる。更に、トランシ―バ部１１５は、検知装置１０５、及び人体又は動物の体を介して送信する対象のＢＣＣ信号を生成し、フィルタリングすることが可能である。送信されたＢＣＣ信号は、検知結果に関する情報（すなわち、測定された生体信号）を含み得る。

図２は、本願実施例による例示的な装置を更に詳細に示す概略ブロック図を示す。図２に表す装置２００は図１に示す装置１００に対応する。装置２００は、図１に示す検知装置１０５、処理部１１０及びトランシーバ部１１５にそれぞれ対応する検知装置２０５、処理部２１０及びトランシーバ部２１５を含む。検知装置２０５は２つの電極２２０、２２５を含む。電極２２０、２２５は、理想的な平板として示されているが、他の形態を有していてもよい。処理部２１０は、第１のフィルタ又はフィルタリング装置２３０、処理装置２３５（例えば、センサ信号処理装置など）、記憶装置２４０（例えば、メモリ装置など）、及び結合装置２４５（例えば、データ融合装置など）を備える。トランシーバ部２１５は、第２のフィルタ又はフィルタリング装置２５０及び検知装置２５５を受信パス又は受信段に含み、送信データ生成装置２６０、変調装置２６５及び第３のフィルタ又はフィルタリング装置２７０を送信パス又は送信段に含む。更に、例えばトランジスタなどのスイッチング装置２７５は、トランシーバ部２１５に含まれる。

検知装置２０５は、人体上若しくは動物の体上、又は人体若しくは動物の体近くに配置された電極２２０、２２５により、人体又は動物の体から発せられる生体信号を検知又は測定することが可能である。グランド（ＧＮＤ）基準電圧を、電極２２０、２２５のうちの何れかを使用することにより、測定のために印加することができる。しかし、これは任意である。更に、予め規定された別の基準電圧も使用することが可能である。更に、一部の構成の場合、一電極のみを、人体上若しくは動物の体上、又は人体若しくは動物の体の近くに配置し得る。前述の場合、グランドや、予め規定された他の基準電圧を別のやり方で達成することが可能である。例えば、トランシーバ／センサ印刷回路基板（ＰＣＢ）の接地板を使用することができる。他の変形は、配線された接地を含む。

検知装置２０５は、例えば、ＥＣＧ、ＥＥＧ、及び／又はＥＭＧ信号などの少なくとも１つの生体信号を測定するために使用することが可能である。前述の生体信号は通常、低周波数コンテンツを含む。したがって、前述の生体信号は、例えば他の装置によって送信されたＢＣＣ信号によって生じ、検知装置２０５によって同時に受信されているか、又は、検知された生体信号に干渉しているに過ぎない他のスペクトル・コンテンツを除去又は抑制するために第１のフィルタリング装置２３０によって低域通過フィルタリングすることが可能である。第１のフィルタリング装置２３０は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）又は高域通過フィルタ（ＢＰＦ）であり得る。ＢＰＦは、直流（ＤＣ）信号寄与分を除去又は抑制するためにも使用することが可能である。

第１のフィルタリング装置２３０によって出力された信号は、検知する対象の所望の生体数量を抽出するか又は取り出すために処理装置２３５によって処理することが可能である。前述の処理手順の結果は記憶装置２４０に記憶することができる。記憶装置２４０は、装置２００によって行われた先行する測定による結果、装置２００に接続された他の（静電容量性又は非静電容量性の）装置又はセンサから発せられる測定結果、及び／又は、ＢＣＣリンクを介して受信された他の（静電容量性又は非静電容量性の）装置の測定結果を保持することが可能である。検知する対象の少なくとも１つの生体数量の別の、及び／又は更に正確な推定を導き出すか、又は決定を行うよう別々の測定結果又は測定信号を結合するために結合装置２４５に、データ融合を施すことが可能である。例えば、信号は、動きアーチファクトの影響を取り除くために結合することができ、これにより、検知が劇的に向上し、静電容量性測定の主たる欠点が軽減される。

送信データ生成装置２６０は、少なくとも１つの他の装置への静電容量（ＢＣＣ）リンクを介して送信する対象の送信データを生成するために他のデータと直接、結合装置２４５によって行われるデータ融合手順によって生じるデータ及び／又は記憶装置２４０からのデータを結合することができる。送信データ生成装置２６０によって生成される送信データは、送信する対象のＢＣＣ信号（すなわち、ＢＣＣ送信に適した信号）を形成するために変調装置２６５によって変調することが可能である。これは、信号を変調し、符号化する工程、及び送信データに訓練及び同期化構造を加える工程を含み得る。理想的には、ＢＣＣリンクを介して送信する対象のＢＣＣ送信（ＴＸ）信号は、検知する対象の生体信号の周波数範囲内にスペクトル・コンテンツを含まない。これを更に改良するために、第３のフィルタリング装置２７０は、（検知する対象の生体信号の周波数範囲である）周波数帯の対応する部分における信号成分を除去又は抑制するためにＢＣＣ ＴＸ信号をフィルタリングするために使用することが可能である。第３のフィルタリング装置２７０は、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）であり得る。第３のフィルタリング装置２７０によって出力される信号は、検知装置２０５、及び、人体又は動物の体（すなわち、ＢＣＣリンク）を介して送信することが可能である。

装置２００は、ＢＣＣ信号を受信するために上述の送信モードから受信モードに切り換えることができる。送信モードから受信モードに切り換えること、及びその逆は、スイッチング装置２７５によって行うことが可能である。図２では、受信モードのスイッチング装置２７５の設定を示す。すなわち、検知装置２０５からトランシーバ部２１５の受信段への信号パスが存在している。送信モードの場合、スイッチング装置２７５は、トランシーバ部２１５の送信段から検知装置２０５への信号パスが存在しているように設定される。

受信モードでは、ＢＣＣ信号は検知装置２０５によって拾われるか、又は検知装置２０５によって受信することが可能である。受信されたＢＣＣ信号は、生体信号のコンテンツを除去又は抑制するために第２のフィルタリング装置２５０によって高域通過フィルタリングされ得る。第２のフィルタリング装置２５０はＨＰＦ又はＢＰＦであり得る。ＢＰＦは、例えば、ＲＦ信号から、高周波雑音又は干渉を除去又は抑制するためにも使用することが可能である。検知装置２５５は、別の装置から送信されたＢＣＣ ＲＸ信号を検知するか又は取り出すために第２のフィルタリング装置２５０の出力にＢＣＣ受信（ＲＸ）信号の検知を施すことが可能である。よって、ＢＣＣ ＲＸ信号によって伝えられるデータは、検知装置２５５によって行われる検知手順によって検知されるか、又は取り出すことが可能である。検知手順は例えば、自動利得制御（ＡＧＣ）、同期化、チャネル推定、シンボル相関、及び復号化を含み得る。検知されたデータ又は取り出されたデータは、記憶装置２４０に記憶することが可能である。その後、結合装置２４５によって施された上述のデータ融合（結合）などの処理を施すことができる。

装置２００は、例えば、無線周波数（ＲＦ）装置、又は装置をイネーブルする配線接続などの通信装置２８０を含み得る。この場合、複数の装置を含むシステムにおけるハブとしての役目を担い得る。通信装置２８０は、トランシーバ部２１５の送信段と同様に、送信データ生成装置、変調装置、及びフィルタリング装置のような構成要素を含み得る。通信装置２８０は、装置２００が配置される人体又は動物の体と分離される装置に通信信号を通信するよう構成することができる。通信装置２８０は、データ（例えば、装置２００によって検知されるか、又は人体若しくは動物の体と別個の装置に、それによって受信される未処理の、又は処理済の生体データなど）を供給するために使用することが可能である。これは、他の装置から発せられ、ＢＣＣリンクを介して装置２００に送信されるハブ転送データとして装置２００の使用を可能にする。更に、患者の生体機能を監視し、表示し、重大な事象が生じた場合に警告メッセージを出力するために使用される遠隔医療監視ステーションなどのアプリケーションを実現することができる。

通信装置２８０は、結合装置２４５によって行われるデータ融合手順によって生じるデータ及び／又は、直接、記憶装置２４０からのデータを供給することが可能である。これに関し、図２の例示的な配置では、通信装置２８０は、結合装置２４５に接続されているに過ぎない一方、他の配置では、記憶装置２４０に接続することも可能である。

上述の構造の代替策として、測定及び伝送（すなわち、検知された生体信号及び通信されたＢＣＣ信号）の時間多重化を使用することが可能である。すなわち、互いに通信する２つ以上の装置は、時間の特定の共通の理解を有するよう構成することができる。更に、ｘ個の時間スロットのうちの１個を検知に使用することが可能であり、ｘ個の時間スロットのうちのｘ−１個をデータ伝送（すなわち、通信）に使用することができる。それにより、検知における干渉を避けることが可能である。すなわち、複数の装置は、装置の何れも検知期間中に通信しないように同期的に通信するよう構成される。

装置２００は、繊維、靴、又はスポーツ用品に一体化することができ、種々のアプリケーションに使用することが可能である。装置２００は、ＢＡＮの一部であるように構成することができる。一般に、装置２００は、例えば、ボディ上の医用センサ・ネットワークのようなボディ・センサ・ネットワークなどのＢＡＮの分野において適用される。この適用領域には、ヘルスケア及びライフスタイルがある。通常のアプリケーションには、患者の監視、スポーツのパフォーマンスのコーチング、及びウエルネスがある。

更に、装置２００は、複数の生体信号を同時に検知するために使用することが可能である。例えば、別々の生体信号（例えば、筋肉で併せて測定されるＥＣＧ信号及びＥＭＧ信号）は同時に検知することができる。これは、人体又は動物の体における装置２００の位置、どの種類の生体信号を併せて測定することが可能であるかに依存する。各種生体信号の同時の測定は可能である。前述の信号は全て、同じ周波数領域におけるスペクトル・コンテンツを有し、したがって、低域通過フィルタリングを行うフィルタリング装置２３０を通過することが可能である。個々の生体信号は処理装置２３５における適切な処理によって取り出すことが可能である。

図３は、実施例による２つの装置を含む例示的なシステムの概略図を示す。図３に表すシステム３００は、個人の前腕上に配置されるか、又は個人の前腕に近い２つの装置３０５、３１０を含む。装置３０５、３１０はそれぞれ、図１に示す装置１００及び図２に示す装置２００に対応する。装置３０５は、処理部３３５及びトランシーバ３４０を含むセンサ・ノード部３３０、電極３２０、３２５を含む検知装置３１５を備える。装置３１０は、処理部３６５及びトランシーバ３７０を含むセンサ・ノード部３６０、電極３５０、３５５を含む検知装置３４５を備える。検知装置３１５、処理部３３５及びトランシーバ部３４０、並びに、検知装置３４５、処理部３６５及びトランシーバ部３７０はそれぞれ、図１に示す検知装置１０５、処理部１１０及びトランシーバ部１１５、並びに、図２に示す検知装置２０５、処理部２１０及びトランシーバ部２１５に対応する。

装置３０５及び３１０はそれぞれ、それぞれの装置が配置される個人の前腕の一部分において少なくとも１つの生体信号を静電容量的に検知することができる。更に、装置３０５は、検知された少なくとも１つの生体信号から取り出されたデータ、及び他のデータを伝えるＢＣＣ信号を装置３１０に静電容量的に送信することが可能であり、逆も同様である。よって、装置３０５、３１０は、２つの装置間に延びる個人の前腕の一部を介してＢＣＣ通信によって前述のデータを交換することが可能である。すなわち、装置３０５、３１０は個人の前腕のこの部分を介して静電容量的に結合される。

極めて小規模のネットワークを形成する２つの装置３０５、３１０のみが図３に表されているが、３つ以上の装置を、例えばＢＡＮなどの、より大規模のネットワークにおいて使用することが可能である。更に、前述の装置は、図３に示す個人の前腕上に、又は上記前腕の近くに配置することができないのみならず、個人の体の他の部分に配置され得る。更に、前述の装置の適用は人体に制限されない一方、動物の体に対しても可能である。

図４は、本願実施例による例示的な方法の基本工程を示すフローチャートを示す。方法は、人体又は動物の体から生体信号を静電容量的に検知する工程Ｓ４００、及び、ＢＣＣ信号を静電容量的に通信する工程Ｓ４０５を含む。Ｓ４００及びＳ４０５はともに、人体上若しくは動物の体上に、又は人体の近く若しくは動物の体近くに配置可能な装置の検知装置によって行うことが可能である。検知は、生体信号の測定及び検知を含み得る。更に、通信は通常、通信信号の送信及び受信を含み、前述の信号は、測定された生体信号のコンテンツについての情報を伝えることができる。検知及び通信は何れも、単一の検知装置によって行うことが可能である。

図５は、実施例のソフトウェア・ベースの実現形態の概略ブロック図を示す。ここでは、装置５００は、単一のチップ上に、又はチップ・モジュール上に設けられ得、メモリ（ＭＥＭ）５１０に記憶された制御プログラムのソフトウェア・ルーチンに基づいて制御を行う制御装置を備えた何れかのプロセッサ又はコンピュータ装置であり得る処理装置（ＰＵ）５０５を備える。プログラム・コード命令は、図４に関して表す処理工程を行うために、ＭＥＭ５１０からフェッチされ、ＰＵ５０５の制御装置にロードされる。ブロックＳ４００及びＳ４０５の処理工程は、入力データＤＩに基づいて行うことができ、出力データＤＯを生成することができ、入力データＤＩは、通信及び／又は検知されたデータ又は信号に対応し得、出力データＤＯは他の装置に通信されることになるデータ又は信号に対応し得る。

図６は、アスリートのスポーツ用品（ここでは、自転車）、靴、及び衣服（繊維）においてセンサ装置６００が一体化された、スポーツの分野における実施例の例示的なアプリケーションを示す。図６において点線で表す通信パス６０５は、図６において点で表すセンサ６００間に延びる。センサ６００は、好ましくは、アスリートの関節部において、及び手足の端部において配置される。しかし、上記センサ６００は、自転車において（例えば、そのハンドルバー又はペダルにおいて）配置してもよい。センサはそれぞれ、図１、図２、 及び図３に示す装置１００、２００、３０５及び３１０に対応する。

図６は、人間の生体信号を測定し、生体信号コンテンツに関する情報を含み得るＢＣＣ信号を通信するために静電容量性の非接触型検知をＢＣＣと組み合わせるネットワーク化されたボディ・センサ装置の一例を示す。当然、前述の装置の他のアプリケーションも考えられる。例として、ヘルスケア又は医療アプリケーション（例えば、患者の監視など）、ライフスタイル・アプリケーション（例えば、ウエルネス、スポーツ・パフォーマンスのコーチング、又は他のスポーツ・アプリケーションなど）、軍事アプリケーション、セキュリティ・アプリケーション等は、ネットワーク化されたボディ・センサ装置を使用することによって実現することができる。更に、動物の生体信号も測定（検知）することが可能であり、前述の生体信号のコンテンツに関する情報はＢＣＣ信号によって通信することができる。

本発明は、検知及び通信に同じ構造を使用し、人体又は動物の体を通信媒体として使用することができる。ネットワーク化されたボディ・センサ装置を、人間又は動物の生体信号を測定するための静電容量性非接触型センサにより、静電容量結合に基づいて、ＢＣＣを結合する装置として提案している。

要約すれば、本発明は、装置、方法、システム及びコンピュータ・プログラムに関し、上記装置は、人体上若しくは動物の体上に、又は人体の近く若しくは動物の体近くに配置可能であり、人体又は動物の体から生体信号を静電容量的に検知し、ボディ結合通信信号を静電容量的に通信するよう構成された少なくとも１つの検知装置を含む。検知機能及びボディ結合通信機能は単一の検知装置によって提供することが可能であるので、追加の通信ハードウェアによる、例えば、配線の混乱、又はコスト及び電力消費の増加のような、検知及び通信に対する従来の解決策の欠点を軽減することが可能である。

図面及び上記明細書において本発明を詳細に例証し、説明してきたが、前述の例証及び説明は、例証又は例示であり、限定するものでないとみなされる。本発明は、本願開示の実施例に限定されるものでない。

本願記載の実施例に対する変形は、図面、明細書及び特許請求の範囲の検討から、特許請求の範囲記載の発明を実施するうえで当業者によって理解され、実施され得る。

特許請求の範囲では、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」の語は他の構成要素又は工程を排除せず、「ａ」又は「ａｎ」の不定冠詞は複数形を排除しない。単一のプロセッサ、検知装置又は他の装置は、特許請求の範囲記載のいくつかの品目の機能を満たし得る。単に特定の方策が相互に別々の従属請求項に記載されていることは、前述の方策の組合せを使用して効果を得ることが可能でないことを示すものでない。

コンピュータ・プログラムを、他のハードウェアとともに供給されるか、又は他のハードウェアの一部として供給されるソリッドステート媒体や光記憶媒体などの適切な媒体上に記憶／配布することができるが、インターネットや他の有線電気通信システムや無線電気通信システムなどの他の形態で配布することもできる。
特許請求の範囲記載の参照符号は、前述の特許請求の範囲記載の範囲を限定するものと解されるべきでない。

Claims (18)

1. 人体上若しくは動物の体上、又は人体近く、若しくは動物の近くに配置可能な装置であって、
   前記人体又は前記動物の体から生体信号を静電容量的に検知し、ボディ結合通信信号を静電容量的に通信するよう構成された検知装置
   を含み、
   前記生体信号を低域通過フィルタリング又は帯域通過フィルタリングするよう構成された第１のフィルタリング装置と、
   前記生体信号に基づいて信号を処理するよう構成された処理装置と、
   受信されたボディ結合通信信号を高域通過フィルタリング又は帯域通過フィルタリングするよう構成された第２のフィルタリング装置と
   を更に備える装置。
2. 請求項１記載の装置であって、受信されたボディ結合通信信号によって伝えられるデータを検知するよう構成された検知装置を更に備える装置。
3. 請求項１記載の装置であって、前記生体信号に基づいたデータ、受信されたボディ結合通信信号によって伝えられたデータ、及び別の通信信号によって伝えられたデータのうちの少なくとも１つを記憶するよう構成された記憶装置を備える装置。
4. 請求項１記載の装置であって、別々の時点で前記装置によって生成された複数のデータ、及び別々の装置によって生成された複数のデータの少なくとも一方を結合するよう構成された結合装置を更に備える装置。
5. 請求項１記載の装置であって、記憶されたデータ、結合されたデータ、及び他のデータのうちの少なくとも１つからの送信データを生成するよう構成された送信データ生成装置を更に備える装置。
6. 請求項１記載の装置であって、送信する対象のボディ結合通信信号を得るために送信データを変調するよう構成された変調装置を更に備える装置。
7. 請求項１記載の装置であって、送信する対象のボディ結合通信信号を高域通過フィルタリングするよう構成された第３のフィルタリング装置を更に備える装置。
8. 請求項１記載の装置であって、前記人体又は前記動物の体と別個の装置に通信信号を通信するよう構成された通信装置を更に備える装置。
9. 請求項１記載の装置であって、前記装置は、前記生体信号を同時に検知し、前記ボディ結合通信信号を通信するよう構成された装置。
10. 請求項１記載の装置であって、前記装置は、複数の生体信号を同時に検知するよう構成された装置。
11. 請求項１記載の装置であって、前記装置は、繊維、靴、及びスポーツ用品のうちの少なくとも１つに一体化可能である装置。
12. 請求項１記載の装置であって、前記装置は、静電容量性非接触型センサ、ボディ・エリアネットワーク・センサ、及びボディ上の医用センサのうちの少なくとも１つである装置。
13. システムであって、
    請求項１乃至１２のうちの何れか一項に記載の複数の装置を備え、
    前記複数の装置のうちの少なくとも２つの装置は互いに通信するよう構成されたシステム。
14. 請求項１３記載のシステムであって、前記複数の装置それぞれは、検知期間中に装置が通信しないように同期化されたやり方で通信するよう構成されるシステム。
15. 請求項１３又は１４に記載のシステムであって、前記システムは、ボディ・エリア・ネットワーク及びボディ上の医用センサ・ネットワークのうちの何れか１つであるシステム。
16. 患者の監視、スポーツ・パフォーマンスのコーチング、又はウエルネスのアプリケーションのために、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の装置を使用する方法。
17. 方法であって、
    ａ）人体又は動物の体からの生体信号を静電容量的に検知する工程と、
    ｂ）ボディ結合通信信号を静電容量的に通信する工程とを含み、
    前記工程ａ）及び前記工程ｂ）は、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の装置の検知装置によって行われる方法。
18. コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で行われると、請求項１７記載の方法の工程をコンピュータに行わせるためのプログラム・コード手段を含むコンピュータ・プログラム。

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