JPH11225119A - 人体を介して電力と情報を伝達するための方法及び装置 - Google Patents

人体を介して電力と情報を伝達するための方法及び装置

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JPH11225119A
JPH11225119A JP10314181A JP31418198A JPH11225119A JP H11225119 A JPH11225119 A JP H11225119A JP 10314181 A JP10314181 A JP 10314181A JP 31418198 A JP31418198 A JP 31418198A JP H11225119 A JPH11225119 A JP H11225119A
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Remi Post E
イー・レーミ・ポスト
Nivi Babak
ババク・ニヴィ
Gershenfeld Neal
ニール・ガーシェンフェルド
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Massachusetts Institute of Technology
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ユーサ゛の体を介してテ゛ータ及び電力を伝送するため
の方法及び装置を提供する。 【解決手段】一つの実施態様では、ユーサ゛によって運ばれ
る送信機が、受信機に電力とテ゛ータを送信する。送信機が
ユーサ゛の体に与える信号は、テ゛ータ成分を含むだけでなく、
受信機に電力を供給して、受信機がテ゛ータを検出してテ゛コー
ト゛することができるようにする。別の実施態様では、送
信機または受信機は、ユーサ゛の体から物理的に離れて配置
され（しかし、受信機と送信機の両方とも、周囲のク゛ラン
ト゛に結合される）、テ゛ータと電力は、送信機と受信機と
が、ユーサ゛の体を介して、容量性の結合が可能になるほど
十分に近接するようになると送信される。本発明は、様
々な用途に広く適用できる。それは、物理的な接触によ
って、個人間のテ゛ィシ゛タル情報の「人体間」交換から、ユーサ
゛とユーサ゛のすぐ近くの環境との間の通信を可能とするテ゛ハ
゛イスへの「人体内」テ゛ータ伝送にまで及ぶ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気通信に関連
し、特に、静電結合によってユーザの体を通して電気信
号を伝達することに関連する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータの能力を個々人の毎日の生
活に真に統合するという目的のために、相当な研究努力
が、様々な見地からなされてきた。部品の小型化によっ
て、（腕時計、宝飾品及び衣服用のアクセサリなどの）
着用可能なアイテムは、今や、さりげない、そのままの
有用性を維持しながら、様々な作業を実行する処理能力
をコンピュータに提供することができる。布地デザイン
における最近の進歩によって、衣服それ自身が電気信号
を伝えることが可能となり、一方、個人の環境のまわり
に分散して配置された電極は、静かに、目立たないよう
に、位置、向き、動きをモニタすることができる。今日
では、処理能力を様々な身に付けた部品上に分散して配
置することができ、ユーザは、意識して努力することな
く、周囲の環境とコンピュータを使って相互作用するこ
とができる。
【０００３】着用可能なデバイスを設計することに対す
る重要な原則は、ユーザの現在の習慣及び好みに適応さ
せることであり、ユーザを新しい器具に適応させるよう
に強制することではない。ユーザの体を電気通信のチャ
ンネルとして利用する「パーソナルエリアネットワーク
（PANs、以下ではPANとも記載）」のコンセプトは、こ
の方向において重大なステップを表している。米国特許
出願第08/907,062に記載されているように、着用される
あるいは、持ち運ばれる電子デバイス間の静電結合（す
なわち、容量性の結合）により、これらのアイテムがユ
ーザの体を介して、それらの間でデータや制御信号を共
有し、あるいは、すぐ近くに近づくかまたは触れること
によって、（他の人や、壁に取り付けられた受信機のよ
うな）外部の受信者にデータを伝送して、相互に通信す
ることが可能となる。
【０００４】静電結合は、放射エネルギーを伴う伝統的
な電気通信の形態からの離脱を意味する。例えば、無線
周波数認識（radio-frequency identification （RFI
D））デバイスが、人間のあるいは物体の興味のあるパ
ラメータを遠隔検出するために、長い間使用されてき
た。RFIDデバイスは、外部に置かれた「読み取り装置
（reader）」から無線信号を受信し、読み取り装置は、
送信した信号に対するRFIDデバイスの応答に基づいて興
味のあるパラメータを決定する。この技術の簡単な応用
は、機密保護である。すなわち、個々人がRFID用の「タ
グ」またはバッジを身に付けており、彼らが近づいたと
きに、その身に付けたタグが認識される場合のみ、進入
制御システムはドアのロックを解除する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】放射を伴うシステム
は、比較的大きな（すなわち、遠距離電磁界（far fiel
d））読み取り範囲に対して構成することができる。し
かし、この能力は、環境が多数の、個別のRFIDデバイス
を含む場合には、実際には、不利となる場合がある。な
ぜなら、読み取り装置は、読み取り範囲内のすべてのデ
バイスを同時に励起するからである。言い換えれば、近
くに配置されたデバイスは、同一の周波数チャンネルを
共有することができない。従って、別々にアドレスする
には、読み取り装置からの電磁界をぴったりと合わせる
ために、何度も作業を行うこと、すなわち、煩雑な作業
を行うことが要求される。
【０００６】対照的に、静磁気及び静電気を利用するRF
IDシステムは、近距離電磁界の相互作用によって動作
し、これによって、選択的な結合すなわち、「チャンネ
ルの共有」を容易にする。つまり、タグを付けられたア
イテムは、すぐ隣り（すなわち、互いに２、３ｃｍの範
囲内）にない限り、それらを個別にアドレス可能であ
る。選択性の点からすれば、静電気システムは、磁場に
比べて電場を集中することが容易である点で実際上の利
点がある。静電気システムは、また、製造上及びコスト
上の利点を有する。なぜなら、静磁気システムに必要と
される誘導コイルは、不要であり、かつ、電極は多様な
形状及び部材からなる基板上に都合良く、安価に配置す
ることができるからである。例えば、静磁気システム内
のタグは、１００〜１０００巻で半径が１〜５ｃｍのコ
イルを有し、一方、典型的な読み取り装置は、２０ｃｍ
のコイルを有している。
【０００７】他方、人体は、読み取り装置とRFIDデバイ
ス間の結合からなる、静電気システム内においてシール
ドとして動作することもできる。人体の全体を信号の伝
送手段として使用するPANのアプローチは、この制限を
克服するだけでなく、読み取り範囲を相当程度拡大する
ものである。例えば、ユーザの靴に収容されたコンピュ
ータは、ユーザの腕時計、個人情報機器（personal dig
ital assistant）及び／または、ノートブックコンピュ
ータと容易に静電気的に通信を行うことができる。PAN
コンセプトの一つの制限は、自律的に電源が供給される
デバイスを必要とすることである。さらに、バッテリー
や電源などの部品は、PANデバイスの重量及びコストを
著しく増加させるものであり、また、コンピュータの能
力をユーザの生活様式及び習慣にシームレスに統合する
目的に矛盾するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ユーザの体を
介してデータだけでなく電力をも、容量的に伝達する。
１実施態様では、ユーザによって運ばれる送信機は、受
信機に電力とデータを送信するが、それも、また、ユー
ザの体を運ばれる。すなわち、電流の帰還路が周囲の地
面（グランド、アース）によって提供される。送信機が
ユーザの体に加える信号は、データ成分を含むだけでな
く、受信機に電力を供給して、受信機がデータを検出し
てデコードすることができるようにするものである。
【０００９】電力とデータを同時に伝送するための様々
な手段を利用することができる。一つのアプローチで
は、電力とデータは、異なる周波数で単純に送信され
る。他のアプローチでは、データは、キャリア（搬送
波）を変調することによって伝送され、電力は、キャリ
アから得られる。実際には、あらゆる変調方式を本発明
に適用することができる。例えば、データは、キャリア
の周波数変調により符号化することができる。受信機
は、キャリア変調を検出することによってデータを復元
し、周波数が変化するキャリア自身から電力を得ること
ができる。代替としては、データは、キャリアの振幅変
調または位相変調によって符号化することができる。さ
らに他のアプローチでは、データは、例えば、広帯域の
キャリア内でスペクトラム拡散符号化（spread-spectru
m encoding）を提供する疑似ランダムコードを使用して
変調される。この場合も、キャリアが電力を供給する。
さらに他のアプローチでは、データは、実際には全く
「伝送」されないが、そのかわりに、ローディング変動
（loading variation）の形態で受信機によって送信機
に伝えられる。時間領域では、これらの変化の時間的な
パターンは、一連のビットを符号化することができる。
周波数領域では、異なる周波数で共振する多数の受信機
は、単にそれらの存在または不在の情報を伝えることが
でき、あるいは、そのかわりに、共振周波数（または複
数の共振周波数）の変化による連続的な情報の範囲を伝
えることができる。
【００１０】さらに、送信機（すなわち、読み取り装
置）に対する共振器の結合は、送信機への近接度に関す
る情報を伝えることができる。結合の強さは、送信機と
受信機との間の距離の二乗に反比例する。異なる共振周
波数を有する受信機は、個別にアドレスすることがで
き、結合の強さは、距離の測定値を得るために別々に評
価される。共振器の数が増加すると、（共振器が一列に
並んでいる場合は）測定の解像度が向上し、（共振器が
同一直線上になければ）測定の範囲が増加する。
【００１１】他の実施態様では、送信機または受信機は
ユーザの体から物理的に離れて配置され（しかし、受信
機と送信機の両方とも周囲の地面（アース）に結合され
る）、送信機と受信機が容量性の結合が可能となるほ
ど、ユーザの体を介して十分に近接すると、データと電
力が伝送される。例えば、送信機は、（例えば、ローデ
ィング測定によって）受信機との結合について知らされ
るまで、データ成分の送信を停止することができる。さ
らに他の実施態様では、ユーザは、二つ以上の受信機を
身に付けることができる。この受信機は、他の受信機に
対してデータを送信することもできる。スペクトラム拡
散ＦＭ、時分割多重あるいは周波数分割多重のような変
調方式は、それぞれが、別々の変調パラメータを使用し
て、多重伝送の同時動作を容易にする。
【００１２】本発明は、物理的な接触（例えば、握手）
による個々人の間のディジタル情報の「人体間」交換か
ら、ユーザとユーザのすぐ近くの環境との間の通信を可
能にするデバイスへの「人体内」データ転送（例えば、
靴内のページングデバイスと腕時計の表示デバイスの
間）までに及ぶ様々な広範な用途に適用可能である。後
者のカテゴリーの重要な例は、機密保護や他の目的のた
めに着用可能な静電気デバイスを使用することに関連す
る。外部の読み取り装置（すなわち、送信機）は、ロー
ディング変動によってタグから、あるいは、リターン信
号を受信することにより、データを検出することができ
る。代替として、読み取り装置はユーザによって運ばれ
て、多数のタグを付けられたアイテムの中でアイテムを
特定、すなわち識別する（例えば、倉庫内の箱のタグを
付けられた中身を決定する）ことができる。
【００１３】このアプローチは、従来のRFIDに対してコ
ストと重量の両方で有利である。前述したように、遠距
離電磁界デバイスまたは静磁気デバイスは、放射磁束を
送信し、または、受信するためのアンテナを必要とす
る。これとは対照的に、本発明は、静電気的に動作する
ので、（波長に比べて）小さくて、任意の形状の電極を
使用することができ、フラックス結合用のコイルは必要
でない。
【００１４】繰り返すが、人体を信号伝達用の媒体、す
なわち、回路の一部として使用することによって、本発
明は、自由空間（すなわち、何のサポートもない）の結
合距離を大幅に超えて有効な動作範囲を拡張する。例え
ば、信号はフロアマットから、ユーザのポケット内で運
ばれるか、あるいは、ユーザの頭部につけられたRFID用
のタグまで容易に伝わることができ、その距離は、自由
空間の結合範囲の何倍もの距離である。確かに、静電気
デバイスに関連する小さな結合距離は、しばしば有益で
ある。たくさんのRFID用のタグがつけられたアイテム
（倉庫のような）がある環境において、エネルギーの一
斉送信を利用するシステムは、すぐ近くにある数多くの
タグに結合することができるが、一方、静電気システム
における結合は、他のタグがつけられたアイテムに偶然
に結合するリスクをおかさずに、特定の選択されたアイ
テムに制限することができる。
【００１５】一般的に本発明によれば、送信機と受信機
は、ユーザ及び部屋の地面を介して結合される。人体
は、受信機及び送信機に容量的に結合する良好な導体と
して働く。しかし、送信機は、容量性の結合によって、
ユーザの体へ及びユーザの体から変位電流（displaceme
nt current）として通過して、電力とデータの両方を運
ぶ低周波数の（一般に、１００ＫＨｚから１０ＭＨｚま
での）ＡＣ信号を生成する。送信機と受信機はお互いに
直接には結合しないので、共通の部屋の地面が電流の帰
還路を提供する。
【００１６】低い周波数では、人体は、RFエネルギーの
放射が最小の容量性負荷としてふるまう。従って、本発
明の動作は、盗聴及び干渉に対して大きな耐性を有して
おり、放射システムに対して指示された政府の規制の範
囲内には入らない。本発明による送信機は、信号発生器
と、時々「内部」（すなわち、ユーザの体により近い）
電極及び「外部」電極と呼ばれる一対の電極を備えるこ
とができる。信号発生器は、電極間の電圧を変動させる
変調信号を生成する。内部電極は、ユーザの体に容量的
に近接して結合されるので、電極の電位によって発生す
る「準静電気的な」場により変位電流がユーザの体を通
過する。外部電極は、内部電極よりも部屋の地面への結
合が強くなるような向きに置かれる。対照的に、周囲の
環境に結合する用途では、接地用の電極は部屋の地面に
直接に接続することができる。
【００１７】受信機は、一対の電極、送信された信号の
電力成分を使用可能な直流に変換する整流回路、送信さ
れた信号のデータ成分を取得する検出器（回路）／復調
器（回路）を備えることができる。電極の一つは、ユー
ザの体を通過する変位電流を受信するために、ユーザの
体に容量的に近接して結合される。受信電極に入った電
流は、整流回路と検出回路を通過して、その後に、もう
一方の電極に向かう。このもう一方の電極は、回路の接
続経路を完成するために非対照的に部屋の地面に容量的
に結合される。この非対称的な結合により、電極間に電
位差が発生する。
【００１８】本発明に基づく受信機は、動作をサポート
するために、送信された信号から電力を抜き出す能動回
路を一般的に含んでいる。しかし、上述したように、い
くつかの態様においては、受信回路は受動的であり、送
信機によって検出される電気的特性を変調することによ
ってデータを伝える。
【００１９】以上の説明は、添付の図面を共に参照する
ことによって、以下の本発明の詳細な説明からより容易
に理解されるであろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に基づく人体内及
び人体間の電力及びデータ伝送の一般化図であり、変位
電流の人体への容量性の結合、および電流の帰還路とし
て環境を使用することを示している。図１に示す模式的
な配置は、体内及び体外の容量性の結合の両モードに対
して有効である。図では、送信機Ｔは、容量Ｃtbとして
示されている容量性の結合を介してユーザＰの体にＡＣ
信号Ｖtを加える。この信号は、ユーザの体を通過し
て、今度もまた、Ｃbrで示されている容量性の静電気的
結合を介して受信機Ｒに向かう。送信機Ｔ、人Ｐ、及び
受信機Ｒはすべて、それぞれ容量Ｃtg、Ｃbg、及び
Ｃrg、で示されているように、周囲のグランドに容量的
に結合されている。（下記で言及するように、外部のま
たは周囲の送信機を使用するシステムは、グランドに直
接に接続することができる）。これらの容量は、空気と
地面の結合でありえ、人Ｐの周辺物質（配管、金属キャ
ビネット、補強用の鋲などのような）は、ＣbgとＣrgに
寄与することがある。一般的に、これらの容量は１０〜
１００ｐＦのオーダーである。図示されてはいないが、
様々な寄生容量が存在する。これらは、通常無視できる
程小さいが、構成によっては、動作を妨害することがあ
る。所定の実施に対してそれらを最小化することは、十
分に当業者の技術範囲内であるが、寄生コンデンサを含
む静電気モデルのより詳細な取り扱いについては、Zimm
ermanの「Personal area networks: nearfield intrabo
dy communication,」IBM System Journal 35(3):609-61
7(1996)に記載されている。
【００２１】人体間の結合の構成では、送信機Ｔは人Ｐ
から物理的に離れて配置される。例えば、進入制御機密
保持システムでは、送信機Ｔは側柱に取り付けられた電
極に接続するか、または（電極として働く）ドアノブ自
身に接続することができる。ユーザＰは、ユーザが近づ
くにつれて、送信機の電極に静電気的に結合するように
なり、Ｃtbの大きさは、ユーザ（あるいはユーザに付随
しているもの）がごく近くに近づいたときのみ、結合す
るのに十分なレベルに到達する。従って、静電気的な導
管としての人体が存在しない場合には、送信機と受信機
の間の結合は、互いに数cm以内に持ってこなければ無視
できるほど小さい。人体は、実質上、結合範囲を数メー
トルまで拡張する。送信機Ｔは、（周囲の環境に結合さ
れて、それによって、Ｃtgを除去するか、あるいは少な
くとも大幅に減少させるのではなくて）地面に接続する
ことができる。
【００２２】人体内の結合の場合には、送信機及び受信
機だけでなく、ユーザも周りの地面に環境的に結合す
る。一般的に、送信機Ｔには電源が付いていおり、受信
機Ｒは、送信機によって（すなわち、コンデンサＣtbと
Ｃbrを介して）人体に加えられた電流から電力を抜き取
る。送信機Ｔには、従来の電圧源（例えば、バッテリ
ー）から電力を供給することができるが、このアプロー
チによれは、他の点では、ユーザの衣服に目立たないよ
うに組み込むことに適した実施に対して、重量及びコス
トが増えてしまう。従って、ユーザの動きから機械的な
エネルギーを抜き取って、それを電力に変換する手段に
よって、送信機Ｔに電力を供給することがより望まし
い。上記したZimmermanに記載されているように、例え
ば、ユーザの靴の中にピエゾセラミックのパイル（piez
oceramic pile）を置いて、ユーザが歩くことによっ
て、ピエゾ材の曲げ延ばしを繰り返してコンデンサに充
電する電力を発生させることができる。人体の電気的な
インピーダンスにもかかわらず、この方法によって生成
され、ユーザの体を通って受信機に加えられる電力は、
受信機の電気回路を駆動するのに十分であるということ
がわかっている。
【００２３】人体に付けた受信機と、同様に身に付ける
ことができる（しかし、より典型的には外部に配置され
る）送信機の間のデータを交換するためのひとつのアプ
ローチでは、受信機は、送信機に与える負荷を時間とと
もに変化させる。従って、この時間領域の「ローディン
グモード（loading mode）」の動作では、受信機は、送
信機が結合されるテブナンの等価負荷（Thevenin equiv
alent load）を変調することによって、送信機に効果的
に情報のビットを送信する。一般的に、
【００２４】
【数式１】
【００２５】例えば、５０Ｖで、ほぼ１．５ミリワット
の電力が受信機には利用可能である。
【００２６】このアプローチの変形においては、（トラ
ンシーバーとして構成される）送信機は、狭帯域、また
は広帯域の信号を使って共振器を励起する。送信機は、
次に、送信を中止して、励起信号によって共振器に伝え
られた貯蔵エネルギーのリングダウン（ringdown）を検
出する。こうして、このアプローチは、インピーダンス
のような受信機固有の特性を検出するのではなく、（共
振器の構成部品の値に基づく）周波数応答特性をもたら
す受信機内のエネルギーの振動減衰を測定する。
【００２７】図２には、自身のインピーダンスを変更す
ることはできず、そのため、自身を識別する単一ビット
のみを送信機に「送信」することができる最も単純な構
成における、例示的な受信機を示している。送信機は、
与えられたインピーダンスの変化によって、受信機の回
路の共振周波数で時間変化する電圧、従って、結果とし
て生じる送信機の出力電流における変化を与える。イン
ピーダンスの小さな揺らぎ（あるいは、より詳しくは、
共振構造内に蓄えられたエネルギーの存在及び減衰）
を、本発明によって容易にされる如くに、人体を介して
確実に検出することができるということは、決して自明
のことではない。
【００２８】基本的な受信機は、それぞれ内部電極２０
０I及び外部電極２００Oとして示されている一対の電極
２００I、２００O、インダクタンス２０２、容量２０４
及び抵抗２０６から構成されるＬＲＣ回路である。イン
ダクタンス２０２は、集中素子（lumped-element）、ま
たは単体のデバイスとすることができるが、（磁気的に
結合されたシステムで必要とされるような）巻線コイル
である必要はない。素子（インダクタンス）２０２は、
実際問題としては削除することができるということがわ
かっている。電極２００I、２００Oは、（Ｃrgを介し
て）部屋の地面に、及び（Ｃbrを介して）ユーザにそれ
ぞれ容量的に及び非対称的に結合される。典型的には、
受信機は、電極２００Iがユーザの体の一部のすぐ近く
に、あるいは接触するように身に付けられ、一方、電極
２００Oは外部の環境にむけて置かれる。
【００２９】上述したような「単一ビット」受信機でさ
えも、多くの実用的な用途を有している。ローディング
のピークは、特定の共振周波数で発生するので、その周
波数（この周波数は、構成部品２０２、２０４に対して
選択した値によって決定されるが）は、受信機を識別す
るために使用することができる。従って、セキュリティ
システムは、ドアノブに予め決められた周波数で時間変
化する電圧を印加する送信機を備えることができる。ユ
ーザがその共振周波数が送信機の出力と整合する受信機
を運んでくると、送信機は、ユーザがドアノブに近づく
かまたはさわると、ユーザの体を介してローディングの
ピークを検出する。もしそうでなければ、基準のローデ
ィングレベルは不整合を示す。実際には、受信機は、と
ても小さくかつ軽く作ることができるので、ユーザは、
それぞれが異なる共振周波数を有し、個別のビットを表
すいくつかの受信機を身に付けることができる。送信機
Ｔは、段階的な、あるいは連続的な一連の周波数でＡＣ
（交流）信号を加えることができる掃引回路を装備する
ことができ、ローディングのピークを、従って、人Ｐに
ある特定の受信機の存在（すなわち、周波数領域におけ
るビット）を静電気的に検出する。言い換えれば、それ
ぞれがビットに対応する一連の共振周波数を定義するこ
とができ、そのようなそれぞれの周波数での受信機の有
無は、対応するビットの二値状態を表す。受信機の共振
器のクォリティファクター（Ｑファクター、以下ではＱ
とも記載）が高くなればなるほど、受信機を検出するの
は容易になり、周波数的により近づけることができる。
【００３０】しかしながら、もっと一般的には、受信機
は、送信機が検出可能な方法で、時間に関してその電気
的な特性を変化させることができた方が都合がよい。受
信した電気エネルギーに対する応答を選択的に変化させ
ることによって、受信機は、効果的に情報を運ぶ、すな
わち「伝える」ことができる。このアプローチの一つの
応用は、連続的に特性を検出することを容易にする。参
考のためにそのすべての開示内容が本明細書に組み込ま
れいる、米国特許出願第60/033,236（1996年12月に提
出）に開示されているように、共振器のコンデンサは、
その電気的特性が、温度、湿度、光あるいは、加えられ
る力の大きさのような外部の状況の変化に応答して変化
する誘電性物質を含むことができる。コンデンサは、誘
電体として、例えば、圧電性及びピロ電気（pyroelectr
ic）特性の両方の特性を示すポリビニリデンジフロライ
ド（polyvinylidene difluoride （PVDF））のシートを
含むことができる。従って、このような共振器を備える
受信機の共振周波数は、外部の状況に、連続的に、量的
に応答して変化し、そのため、（例えば、送信機内の掃
引発生器を使用して）共振周波数の値を検出することに
よって、受信機に静電気的に結合した送信機は、その状
況を検出することができる。
【００３１】代替としては、受信機の応答の変調を、時
間領域における一連のビットを伝送するために使用する
ことができる。これを実現するために、追加の部品また
はデバイス２０８が、スイッチ２１０によって交互に、
回路に接続されたり、回路から切断されたりされる。デ
バイス２０８を接続すると、受信機のインピーダンスが
変わり、それは、ローディングの変化として送信機によ
って検出される。情報を表すパターンに応じたローディ
ングの繰り返される変化は、実質的には、振幅変調であ
る。もし、望むならば（例えば、より良好なノイズ耐性
について）、ＡＭキャリアは、それ自身が、他の変調さ
れた信号を符号化するサブキャリアを含むことができ
る。例えば、ＡＭキャリアを、（その変化がデータのＦ
Ｍ符号化を表す）パルス幅が変化する方形波に復調する
ことができる。
【００３２】デバイス２０８が寄生抵抗または、一対の
クランプダイオードであれば、デバイス２０８を接続す
ることにより、受信機の回路のＱが変わる。デバイス２
０８が、コンデンサあるいはインダクタであれば、共振
周波数が変わる。受信機のＱを変化させることを、ここ
では「Ｑスイッチング」と呼び、共振周波数を変えるこ
とを「周波数シフトキーイング」（FSK）と呼ぶ。Ｑス
イッチングまたは、FSKはもちろん、能動回路を必要と
する。１実施態様では、その回路は、マイクロコントロ
ーラのチップまたは回路２１２から構成され、この回路
は、スイッチ２１０に接続されて、二進データのストリ
ームに対応する時間的なパターンで、このスイッチを開
いたり閉じたりするように構成される。マイクロコント
ローラ２１２は、電源回路から電力を得、電源回路は、
ＬＲＣ回路に接続されて、電極２００I、２００Oに静電
気的に伝送される信号から電力を得る。電源回路２１４
は、スイッチ２１０の動作（すなわち、ビットの「送
信」）によって生じるＬＲＣ回路の電気エネルギーの変
動にもかかわらず、ＤＣ（直流）出力を比較的一定に保
つ、整流回路と充電コンデンサ（charging capacitor）
から構成されている。マイクロコントローラ２１２に印
加される電力は、比較的一定なので、それは、単純に、
回路全体の基準のローディングレベルの一部となる。
【００３３】例示的な態様では、受信機は、個別の９．
５ｍＨのインダクタ、RFIDチップ（例えば、EM Microel
ectronic-Marin SAによって提供されるV4050チップ、但
し、RFIDチップの選択は重要ではない）、及び２つの電
極から構成される。V4050チップは、Ｑスイッチングに
よって格納されたデータを送信するよう動作可能な２ピ
ンのデバイスである。それは、組み込まれた１７０ｐＦ
のコンデンサ（すなわち、容量２０４）を含んでいるの
で、受信機は１２５ｋＨｚで共振し、さらに整流回路に
も適している。このチップは、また、送信機によって
（すなわち、ユーザの体を介してチップに容量的に結合
することによって）プログラム可能な１kbitの電気的に
消去可能な読み出し専用メモリを備えており、自身のメ
モリ内に格納されている二進パターンに従ってＱスイッ
チングを実行する。前述したように、インダクタは、読
み取り範囲またはデータ送信エラーの割合について壊滅
的な影響を与えることなく除去することができる。現在
の文脈では、「読み取り範囲」は、ユーザの体（あるい
はその付帯物）と送信機の電極との間の最大の距離を意
味しており、通常は、センチメートルのオーダーであ
る。
【００３４】受信機からのデータが送信機によって読み
取られる方法は、以下のように理解できる。受信機の共
振周波数で送信機によって感じられる負荷は、主に容量
性である。従って、送信機からみたテブナンの等価イン
ピーダンスＺthの位相は、ほぼ−π／２であり、Ｚthは
Ｚth＝１／jωＣthで表すことができる。ここで、Ｃth
は実数であり、テブナンの等価容量を表す。この仮定の
もとでは、Ｃthの値のみが、ＱスイッチングまたはFSK
の結果として変化する（すなわち、Ｚthの位相は、−π
／２のままである）。結局、受信機によって「送信され
た」ビットを検出することは、ディジタル的に変調され
た容量Ｃthを測定することに等しい。これは、図３に示
す一般化した送信機の回路を使用して実現することがで
きる。この回路は、ＡＣ電圧源３００とインダクタ３０
２から構成されており、Ｃthが直列ＬＣタンク回路の一
部となるように接続されている。すなわち、インダクタ
３０２は、（Ｃthへの接続によって示される）電極を介
してユーザに容量的に結合され、ユーザはＣthを発生す
る受信機を身に付ける。Ｖcはもちろん、Ｃth間の電圧
に一致する。電圧源３００は、タンク回路の共振周波数
で駆動される。すなわち、ゼロビットに相当する状態の
ＱスイッチングまたはFSK回路について、Ｃthに対する
基準値Ｃ0が計算され、電圧源３００は、
【００３５】
【数式２】
【００３６】で駆動される。ここで、Ｌはインダクタ３
０２の値である。受信機の回路がある一つのビットに状
態を変える（すなわち、ＣthがＣ0から別の値Ｃ1に変化
する）ように操作されると、送信機は、Ｖcの振幅また
は位相の変化を検出することによってこれを検出する。
代替的には、送信機は、
【００３７】
【数式３】
【００３８】から
【００３９】
【数式４】
【００４０】への共振周波数の変化を検出するように設
計することができる。基本的な送信機の回路は、図３に
示す一般的なアプローチに基づいて種々の形態をとるこ
とができる。例えば、送信機は、送信電圧及びデータ感
度を高めるために、適切な同調フィードバック回路（tu
nig feedback circuitry）とともにテスラコイルを含む
ことができる。
【００４１】実質的には、ＱスイッチングあるいはFSK
はＶcを振幅変調するが、Ｖcは、同期検波、このましく
は、直角検波（直角復調、quadrature detection）を用
いて検出することができる。一つの適した回路を図４に
示す。この回路は、１２５ｋＨｚで動作することができ
る直角正弦波発振器（quadrature sinewave oscillato
r）４００を備えており、この発振器は、インダクタ４
０２及びＣthからなる直列ＬＣタンク回路を駆動する
（インダクタは、ユーザの体を介してＣthに静電気的に
結合される）。タンク回路の出力はバンドパスフィルタ
４０４に加えられ、ノイズや混信を除去し、バンドパス
フィルタの出力は、一対の電圧倍率器（voltage multip
lier）４０６1、４０６2に加えられる。発振器４００の
直交出力及び同相出力は、電圧倍率器４０６1、４０６2
の他方の入力端子にそれぞれ加えられる。電圧倍率器の
出力は、次に、電圧加算器４１０に加えられ、その出力
（これは、変調されたデータを表している）は、第２の
バンドパスフィルタ４１２に加えられる。マイクロコン
ピュータ４１５（例えば、Microchip Technology Inc.,
Chandler,AZによって提供されるPIC16LF84マイクロコン
トローラ）は、このデータを受け取って、このデータを
解釈するプログラム可能なマイクロコンピュータ４１７
に送る。マイクロコントローラ４１５は、例えば、EEPR
OMをプログラムして送信信号の１００％ＡＭ変調により
受信機へのデータの送信を容易にするために、発振器４
００の動作を禁止することができる。
【００４２】直角検波回路の実施に関してより詳しく
は、Nivi,Passive Wearable Electrostatic Tags(MIT T
hesis,1997/9)に記載されており、その開示内容は、こ
こでは重要ではないが、参考として組み込んでいる。デ
ータを符号化する他のアプローチ（例えば、位相シフト
キーイング、スペクトラム拡散、ＦＭ）も利用可能であ
る。
【００４３】代替アプローチでは、ユーザの体を双方向
の通信チャンネルとして利用し、身に付けたデバイスは
（検出可能な電気的特性を単に変調するのではなくて）
実際に情報を送信する。もっとも簡単には、身に付けた
デバイスは、ユーザの体に加えられた信号から電力を得
る。すなわち、送信機の回路を駆動する電力は、受信機
によって検出されるようにユーザの体にデータを含む信
号を加える。通常は、電力信号を加える外部デバイス
は、データ信号も読み取る。従って、機能及び回路は異
なるけれども、身に付けたデバイス及び外部のデバイス
は、一般的に両方ともトランシーバーとして動作する。
ここで、「トランシーバー」という用語は、本明細書で
使用されているように、電力及び／またはデータを受信
することができ、さらに、電力及び／またはデータを送
信することができる広義の意味でのデバイスを意図する
ものである。
【００４４】このアプローチでは、電力及びデータ信号
の成分を分離可能に維持することが重要である。一方、
信号は、直接送信され、ローディング変化を介さないの
で、より伝統的な信号の符号化技法を利用することがで
きる。
【００４５】図５は、体内のデータ伝送用に、または、
外部に配置されたトランシーバーと相互作用するために
構成されたトランシーバー回路の一例を示す。しかし、
この場合は、データは、信号変調を介して直接送信され
る。以下に説明するように、回路は双方向のデータ交換
用に拡張することができ、他の形式のデータ符号化に適
応させることができる。図示した回路は、一対の内部電
極５００I、５００I'及び一対の外部電極５００o、５０
０o'を備えている。ここでも、内部電極は、一般的に
は、ユーザの体のすぐ近くか、あるいはユーザの体に接
触するように身に付けられており、他方、外部電極は周
囲の環境に向けて置かれている。電極５００I、５００o
は、インダクタ５０２及びコンデンサ５０４からなる並
列ＬＣタンク回路に接続されている。並列タンク回路
は、同調受信機として動作し、印加された電力信号の周
波数がタンク回路の共振周波数に一致したとき、最大電
流が流れる。高い共振インピーダンスは、電力信号のイ
ンピーダンスにほぼ等しく、電力信号のインピーダンス
も、また、体を介して結合していることに関連する小さ
な容量のために高い。実際の動作では、電力は、共振周
波数のまわりのかなり広い周波数帯域にわたって送信さ
れ、帯域の大きさは、主として受信機のＱによって決定
される。もちろん、受信機の内部インピーダンスと電力
源のインピーダンスが一致したときに、最大電力が出力
される。
【００４６】受信された電力信号は、全波整流回路５１
０に加えられる。（ここでも、最適な電力伝送のため
に、タンク回路のインピーダンスは、インピーダンス整
合コイルを介して整流回路をタンク回路に結合すること
によって、整流回路のインピーダンスと一致させること
ができる。ここで、インピーダンス整合コイルは、コン
デンサ５０４の両端への接続によるよりはむしろ、イン
ダクタ５０２に磁気的に結合される）。マイクロコント
ローラまたはマイクロコンピュータ５１２は、整流回路
５１０から電力を受け取り、出力信号をインダクタ５１
４及びコンデンサ５１６からなる直列ＬＣタンク回路に
送る。電極５００I'と５００o'はコンデンサ５１６の両
端に接続される。動作時、デバイス（マイクロコントロ
ーラまたはマイクロコンピュータ）５１２（例えば、前
述したように、PIC 16LF84チップとすることができる）
は、データメッセージに対応する二進信号のパルス列か
らなる出力信号を発生する。この信号は直列ＬＣタンク
回路を駆動し、タンク回路は電極５００I'と５００o'を
介して人体に、結果として生成されたＡＣ信号を加え
る。データビットに対応するハイ−ローの信号遷移は、
直列タンク回路によって生成される信号の周波数を変調
し、受信機が復調することができる「ディジタルＦＭ」
（FSK）信号を生成する。一般的には、システムノイズ
を最小限にして、復調を簡単にするために、電力信号は
出力周波数帯域とはその周波数が異なる。
【００４７】従って、最も基本的な実現では、図５に示
す回路は、電力を受信し、人体に加えるデータ信号を生
成するだけである。破線で示したように、並列タンク回
路の出力をデバイス５１２のデータ入力端子に接続する
ことによって（すなわち、信号は、電極５００Iと５０
０oによって電力用に受信されるが、それはまた、受信
データとしても処理される）、回路は、全二重または半
二重通信のトランシーバーとして動作することができ
る。この構成では、デバイス５１２は、入力信号内の変
調を検波して解釈するようにプログラムされており、整
流回路５１０の一定のＤＣ出力には影響しない（そのた
め、実際には、電力は信号変調内のキャリア及びデータ
を介して伝送される）。実際には、データ信号がリプル
電圧として通過することができるように整流回路５１０
を構成して、これらの電圧を検出するようにデバイス５
１２を構成することによって、デバイス５１２への余分
な接続を省くことさえも可能である。
【００４８】デバイス５１２は、受信データ信号に基づ
いて出力信号を生成することができる。体に付けられた
多くのこのような回路が相互に通信する場合は、すべて
のデバイスに絶えず電力を供給することを保証するため
に全二重通信が望ましい（受信信号における中断が確実
に十分に短い場合は、整流回路５１０内の充電コンデン
サを使用して、半二重通信が可能であるが）。例えば、
入力信号が、継続時間のしきい値（threshold duratio
n）より長い間、変調されないままである場合は、この
状態を送信データが無いことを示すものとして解釈する
ようにデバイス５１２をプログラムすることができる。
【００４９】図６は、データ及び電力の両方を送信する
ことができる別のトランシーバーを示しており、それゆ
え、それが相互作用する体に付けたデバイスに、電力を
供給する「読み取り装置」として使用されるよう適合さ
れている。この回路では、電極５００I'と５００o'は、
ここでも直列ＬＣ回路として構成されるコンデンサ５３
０及びインダクタ５３２に接続されるが、インダクタ
は、演算増幅器５３４の反転入力端子に接続される。こ
こで、この演算増幅器５３４は、その反転入力端子と出
力端子の間に接続された、並列の一対の互いに逆を向い
たダイオード、コンデンサ及び抵抗器によってバッファ
として構成されている。一つ以上の利得段５４０がバッ
ファ５３６の出力を増幅し、その増幅された信号は、Ｆ
Ｍ検波回路５４２に送られる。この回路は、位相比較器
５４４、ローパスフィルタ５４６、及び、電圧制御発振
器（VCO）５４８からなる位相ロックループ（ＰＬＬ）
である。最後に、VCOの制御電圧が、あるヒステリシス
をもつ演算増幅器５５０の非反転入力端子に加えられ、
増幅器５５０の反転入力端子に加えられる基準電圧Ｖ
refと比較される。
【００５０】図６に示されている回路は、送信だけでな
く受信も可能である。コンデンサ５３０及びインダクタ
５３２からなる直列タンク回路は、好ましくはおよそ８
のＱをもつ。信号を受信するときは、直列タンク回路
は、入力周波数帯域に対する感度を増加させる同調受信
機として働く。ＦＭ検波回路５４２に入力されるバッフ
ァされ、増幅された信号によって、フィルタ５４６は、
入力周波数に対して直線的に変化するＰＬＬ制御電圧を
生成する。この電圧を増幅器５５０でＶrefと比較する
ことによって、デバイス５１２のデータ入力端子に加え
られる二進出力を確保する。
【００５１】データを送信するために、デバイス５１２
の二進パルス出力は、増幅器５３４の非反転入力端子に
加えられる。これによって、反転入力端子の電圧が追従
し、従って、コンデンサ５３０及びインダクタ５３２か
らなる直列ＬＣ回路に振幅が変化する信号が加えられ
る。この信号は、電極５００I'に接触している個人の体
に伝送される。信号の周波数は一定のままであるが、そ
の振幅は変調することができる。例えば、デバイス５１
２の二進パルス出力は、振幅変調によって直接送信する
ことができる。代替的には、データはFSKを使用して符
号化することができる。望ましい実施態様においては、
周波数は、２００ｋＨｚから２５０ｋＨｚまでシフトさ
れ、そのため、チャンネルの帯域は５０ｋＨｚとなる。
他のデータ符号化の形式がもちろん可能である。例え
ば、デバイス５１２は、受信部品に電力もまた供給する
広帯域のキャリア内でスペクトラム拡散符号化を提供す
るために、疑似ランダムコードを使用して信号を変調す
ることができる。代替的には、キャリア信号の周波数で
はなくて位相を変調することができる。
【００５２】回路は、また、ローディングモードの読み
取り装置として機能することがでる。この場合には、電
圧源によって、正弦波信号が増幅器５３４の非反転入力
端子に加えられる。反転入力端子の信号の電圧振幅は、
その信号の周波数がトランシーバーが容量的に結合した
デバイスの共振周波数に近づくにつれて変化する。すな
わち、振幅の変化は、ローディングの程度を反映してい
る。
【００５３】図示していないが、バッテリーや他の電圧
源のような電源が、図示しているそれぞれの構成部に電
力を供給する。代替的には、身に付けるデバイスとして
図示した回路について低電力のものを使用することもま
た可能であり、このデバイスは、同調ＬＣ回路を介して
受信された印加信号から電力を得るが、この信号は、適
切な回路によって整流される。
【００５４】従って、これまでの説明は、人体間及び人
体内の情報交換に対する便利で柔軟なアプローチを示し
ているということが理解される。本明細書で使用された
用語及び表現は、説明のための用語として使用したもの
であり、制限するために使用したものではない。従っ
て、そのような用語及び表現を使用したことにおいて、
図示し、説明した特徴と同等なもの、あるいはその一部
のどれをも排除することを意図したものではない。しか
し、本発明の特許請求の範囲の範囲内で様々な修正が可
能であることが理解される。
【００５５】
【発明の効果】本発明によれば、人体を介する通信装置
において、送信機が、容量性の結合を使用して、データ
だけでなく電力も受信機に送信することができるので、
装置のコスト及び重量を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく通信システムを表す図である。
【図２】「ローディングモード」の受信機を表す図であ
る。
【図３】ローディングモード送信機の等価回路を表す図
である。
【図４】さらに詳細にローディングモードの送信機を表
した図である。
【図５】基本的な「送信モード」のリレー回路、および
双方向通信用にリレーを適合させるための付加回路を示
す図である。
【図６】基本的な「送信モード」のリレー回路、および
双方向通信用にリレーを適合させるための付加回路を示
す図である。
【符号の説明】
２００I 内部電極 ２００O 外部電極 ２０２ インダクタンス ２０４ コンデンサ ２０６ 抵抗 ２１０ スイッチ ２１２ マイクロコントローラ ２１４ 電源回路 ４００ 直角正弦波発振器 ５１０ 全波整流器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ババク・ニヴィ アメリカ合衆国マサチューセッツ州02116, ボストン，コモンウェルス・アヴェニュ ー・253 (72)発明者 ニール・ガーシェンフェルド アメリカ合衆国マサチューセッツ州02205, サマーヴィル，チャペル・ストリート・20

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ユーザの体を介した無線通信を容易にする
    ための方法であって、 ａ．前記ユーザ及びグランドに容量的に結合された送信
    手段を提供することと、 ｂ．前記送信手段が、ユーザの体を介して、電力成分及
    びデータ成分からなる時間変化する信号を通過させるよ
    うに該送信手段を動作させることと、 ｃ．前記ユーザ及びグランドに容量的に結合された受信
    手段を提供することと、 ｄ．前記受信手段が、前記電力成分を検出して、該電力
    成分から電力を復元し、前記電力を使用して前記データ
    成分を検出するように該受信手段を動作させることとか
    らなる方法。
  2. 【請求項２】前記信号が変調されたＡＣキャリア信号か
    らなり、前記電力成分は該キャリア内に存在し、前記デ
    ータ成分は、該信号変調内に存在することからなる請求
    項１の方法。
  3. 【請求項３】前記電力成分が第１の周波数で送信され、
    前記データ成分が前記第１の周波数とは異なる第２の周
    波数で送信されることからなる請求項１の方法。
  4. 【請求項４】前記第１の周波数が、前記第２の周波数と
    異なることからなる請求項３の方法。
  5. 【請求項５】前記受信手段が、送信回路も含む第１のト
    ランシーバーであり、前記送信手段が受信回路も含む第
    ２のトランシーバーであって、 ａ．前記第１のトランシーバーが、前記第２のトランシ
    ーバーから受信された前記電力を使用して、前記第２の
    トランシーバーにデータを送信するように、該第１のト
    ランシーバーを動作させるステップと、 ｂ．前記第２のトランシーバーが、前記第１のトランシ
    ーバーから前記データを検出するように、該第２のトラ
    ンシーバーを動作させるステップとからさらになる請求
    項１の方法。
  6. 【請求項６】前記信号が、前記データ成分を符号化する
    広帯域のキャリア信号からなり、前記電力成分が、該広
    帯域のキャリア内に存在することからなる請求項１の方
    法。
  7. 【請求項７】前記送信手段が、前記ユーザから物理的に
    離れて配置されており、前記送信手段を動作させるステ
    ップが、前記送信手段に前記電力成分に関連したローデ
    ィングの量を検出させて、前記ローディングの量が前記
    ユーザへの容量性の結合を示すための予め決定されたし
    きい値を超える場合のみ、前記データ成分を通過させる
    ことを含むことからなる請求項１の方法。
  8. 【請求項８】前記送信手段及び受信手段の両方が前記ユ
    ーザに物理的に結合していることからなる請求項１の方
    法。
  9. 【請求項９】前記受信手段が、送信回路及び受信回路か
    らなるトランシーバーであって、 ａ．前記ユーザ及びグランドに容量的に結合された第２
    の受信手段を提供するステップと、 ｂ．前記トランシーバーが、前記送信手段から受信した
    前記データに基づいて情報を符号化するデータ成分から
    なる時間変化する信号を、前記ユーザの体を介して通過
    させるように、該トランシーバーを動作させるステップ
    と、 ｃ．前記第２の受信手段が、前記送信手段からの前記電
    力成分を検出して、該電力成分から電力を復元し、前記
    電力を使用して前記トランシーバーの信号の前記データ
    成分を検出するように、該第２の受信手段を動作させる
    ステップとからさらになる請求項１の方法。
  10. 【請求項１０】前記第２の受信手段が、前記ユーザに物
    理的に結合していることからなる請求項９の方法。
  11. 【請求項１１】前記第２の受信手段が、前記ユーザから
    物理的に離れて配置されていることからなる請求項９の
    方法。
  12. 【請求項１２】前記データ成分が、振幅変調によって前
    記信号に符号化されることからなる請求項１の方法。
  13. 【請求項１３】前記データ成分が、周波数変調によって
    前記信号に符号化されることからなる請求項１の方法。
  14. 【請求項１４】前記データ成分が、スペクトラム拡散符
    号化によって前記信号に符号化されることからなる請求
    項１の方法。
  15. 【請求項１５】前記データ成分が、位相変調によって符
    号化されることからなる請求項１の方法。
  16. 【請求項１６】ユーザの体を介した無線通信を容易にす
    るための方法であって、 ａ．前記ユーザ及びグランドに容量的に結合された、電
    気的特性の変化を検出するための手段からなる送信手段
    を提供することと、 ｂ．前記ユーザ及びグランドに容量的に結合された、検
    出可能な電気的特性を有する受信手段を提供すること
    と、 ｃ．前記送信手段が、前記受信手段に電力を供給するの
    に十分な量である時間変化する信号を、前記ユーザの体
    を介して通過させるように、該送信手段を動作させるこ
    とと、 ｄ．前記送信手段が、情報を復元するために前記電気的
    特性を検出するように、該送信手段を動作させることと
    からなる方法。
  17. 【請求項１７】前記受信手段が、情報を示す方法で前記
    電気的特性を変化させるように該受信手段を動作させる
    ステップと、前記変化を検出する前記送信手段が前記情
    報を復元するように該送信手段を動作させるステップと
    からさらになる請求項１６の方法。
  18. 【請求項１８】前記検出可能な電気的特性がインピーダ
    ンスであることからなる請求項１６の方法。
  19. 【請求項１９】前記検出可能な電気的特性がインピーダ
    ンスであり、前記変動が、前記送信手段において、対応
    するローディングの変化を生成し、前記送信手段が前記
    ローディングの変化によって前記インピーダンスの変化
    を検出することからなる請求項１７の方法。
  20. 【請求項２０】前記検出可能な電気的特性が蓄えられた
    エネルギーの振動減衰であることからなる請求項１６の
    方法。
  21. 【請求項２１】前記受信手段が、共振周波数を有するＬ
    Ｃ回路からなり、前記受信手段は、前記共振周波数をシ
    フトすることによって、前記インピーダンスを変化させ
    ることからなる請求項１９の方法。
  22. 【請求項２２】前記受信手段が、Ｑファクターを有する
    ＬＣ回路からなり、前記受信手段が、前記Ｑファクター
    を変えることによって、前記インピーダンスを変化させ
    ることからなる請求項１９の方法。
  23. 【請求項２３】前記検出可能な特性が共振周波数である
    ことからなる請求項１６の方法。
  24. 【請求項２４】前記受信手段が共振周波数を有するＬＣ
    回路からなり、前記共振周波数が、外部の状況に応答し
    て変化し、前記送信手段は、前記共振周波数を見つける
    ことによって前記外部の状況を検出することからなる請
    求項２３の方法。
  25. 【請求項２５】前記外部の条件が、（１）温度、（２）
    湿度、（３）光、および（４）加えれらる力のうちの少
    なくとも一つであることからなる請求項２４の方法。
  26. 【請求項２６】前記検出可能な特性が結合の強さであっ
    て、この結合の強さは、前記送信手段と前記受信手段と
    の間の距離を示すことからなる請求項１６の方法。
  27. 【請求項２７】ユーザの体を介する無線通信のための装
    置であって、 ａ．前記ユーザ及びグランドに容量的に結合するための
    一対の電極からなる送信手段と、 ｂ．前記送信手段が、電力成分とデータ成分とからなる
    時間変化する信号を、前記電極によって前記ユーザの体
    を介して通過させるように、該送信手段を動作させるた
    めの制御手段と、 ｃ．前記ユーザ及びグランドに容量的に結合するための
    一対の電極からなる受信手段と、 ｄ．前記受信手段が、前記電力成分を検出して、該電力
    成分から電力を復元し、前記電力を使用して前記データ
    成分を検出するように該受信手段を動作させるための制
    御手段とからなる装置。
  28. 【請求項２８】ユーザの体を介する無線通信のための装
    置であって、 ａ．送信手段が、 （１）前記ユーザとグランドに容量的に結合するための
    一対の電極と、 （２）前記電極によって前記ユーザの体を介して、時間
    変化する信号を通過させるための手段と、 （３）選択された電気的特性の変化を検出するための手
    段からなる手段とからなり、 ｂ．受信手段が、 （１）前記時間変化する信号を受信するために、前記ユ
    ーザとグランドに容量的に結合するための一対の電極
    と、 （２）前記時間変化する信号から電力を取り込むための
    手段と、 （３）前記受信機の電気的特性を変化させるための手段
    と、 （４）前記受信手段が、前記電気的特性を変化させるよ
    うに、該受信手段を動作させるための手段とからなり、
    ここで、 ｃ．前記時間変化する信号は、前記受信手段を動作させ
    るのに十分な量であり、 ｄ．前記電気的特性は、情報
    を示す方法で変化させられることからなる装置。
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