KR100725228B1 - 인체를 이용한 데이터 통신 장치 및 모듈 - Google Patents
인체를 이용한 데이터 통신 장치 및 모듈 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100725228B1 KR100725228B1 KR1020050124703A KR20050124703A KR100725228B1 KR 100725228 B1 KR100725228 B1 KR 100725228B1 KR 1020050124703 A KR1020050124703 A KR 1020050124703A KR 20050124703 A KR20050124703 A KR 20050124703A KR 100725228 B1 KR100725228 B1 KR 100725228B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- signal
- human body
- data
- wideband
- receiver
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 17
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 1
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B13/00—Transmission systems characterised by the medium used for transmission, not provided for in groups H04B3/00 - H04B11/00
- H04B13/005—Transmission systems in which the medium consists of the human body
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B13/00—Transmission systems characterised by the medium used for transmission, not provided for in groups H04B3/00 - H04B11/00
- H04B13/02—Transmission systems in which the medium consists of the earth or a large mass of water thereon, e.g. earth telegraphy
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Abstract
착용형 컴퓨팅 시스템 환경에서 인체의 전기적 특성을 이용하여 전자기기간의 데이터 전송을 효율적으로 하기 위해서는 소형화, 저전력화 및 고속화가 필요하다. 본 발명은 광대역 시그널링 기술을 사용하여 하나의 신호전극만으로도 저전력이면서 고속의 1 대 1 데이터 통신이 가능한 인체 데이터 통신 장치 및 모듈을 제공한다. 본 발명의 장치 및 모듈은 안테나나 어떠한 센서의 사용없이 하나의 신호전극을 사용한 인체와의 직접 결합 인터페이스를 가지며, 변조되지 않은 디지털신호를 송신하는 송신기와 광대역 펄스 신호를 감지하여 클럭과 데이터를 복원하는 수신기를 포함하고 있다.
인체, 데이터, 통신, 모듈, 광대역, 집적 칩, 직접결합, 인터페이스
Description
도 1은 시나가와 등이 제안한 종래의 인체통신 시스템의 원리를 나타내는 개략적 구성도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인체를 이용한 1 대 1 데이터 통신 장치의 개략적 전체 구성도;
도 3은 도 2의 송신부에서 전송되는 디지털 신호와 수신부에서 감지되는 광대역 펄스 신호에 대한 파형을 나타낸 도면;
도 4는 도 2의 수신회로의 개략적 구성도; 및
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인체를 이용한 데이터 통신 모듈을 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
100: 종래의 인체통신 시스템
110: 송수신부
112: 송신부
114: 수신부
116: 전기광학 센서
120: 접지전극
200: 본 발명의 인체 이용 데이터 통신 장치
205: 호스트 인터페이스
210: 송신부
212: 클럭 합성기
214: 데이터 리타이머
216: 송신회로
220: 수신부
222: 클럭 복원회로
224: 데이터 복원회로
226: 광대역 시그널링 수신회로
250: 집적 칩
260: 배터리
270: 신호전극
310: 전치증폭기
320: 슈미트 트리거
330: 레벨 쉬프터
500: 반창고
본 발명은 인체를 이용한 데이터 통신 장치 및 모듈에 관한 것으로서, 특히 인체영역에서 착용형 컴퓨팅 시스템이나 모바일 전자기기들간의 데이터 통신 분야에 용이하게 적용할 수 있는 1 대 1 데이터 통신 장치 및 모듈에 관한 것이다.
인체통신이란 사람의 몸을 케이블 대신 사용하여 데이터 통신을 실현하는 기술로서 체내를 흐르는 전류의 변화를 이용하는 방식과 인체의 표면 전계 변화를 이용하는 방식이 이용되고 있다. 이러한 인체 통신은 통신 범위나 상대를 명확하게 한정할 수 있기 때문에 전화나 무선통신과 달리 혼선 및 도청의 위험이 적고 맨손으로도 통신할 수 있다는 장점도 갖고 있어서, 최근 이 분야에서 많은 연구가 이루어지고 있다.
한편, 인체영역에서 모바일 전자기기들간의 데이터 통신은 크게 유선방식과 RF 방식이 있다. 유선방식은 외부 노이즈의 간섭없이 고속의 데이터 통신이 가능하다는 장점을 가지지만 인체영역에서 사용하기에는 불편함과 공간적인 제약을 가진다. 반면에, 블루투스(Bluetooth)나 지그비(Zigbee)와 같은 개인영역 RF 방식은 이러한 불편함과 공간적인 제약을 해결할 수 있지만 외부 노이즈 간섭에 취약하고 전송에러가 비교적 커서 저속의 데이터 통신만 가능하며 전력소모가 커서 배터리 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 인체의 전기적 특성을 이용하여 인체를 데 이터 전송 매질로 하는 고속 인체통신 기술이 시나가와 등에 의해 제안된 바 있다 (참고자료: M. Shinagawa, et al.,"A Near-Field-Sensing Transceiver for Intrabody Communication Based on the Electrooptic Effect," IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 53, pp. 1533-1538, Dec. 2004).
도 1은 시나가와 등이 제안한 종래의 인체통신 시스템의 원리를 나타내는 개략적 구성도이다. 도 1을 참조하면, 인체통신 시스템(100)의 송수신부(110)는 한 쌍의 신호전극(180)과 접지전극(120)을 가지고 있고 송신부와 수신부 아래에 놓여있는 접지를 사용하여 송신부와 수신부 사이에 접지결합이 일어나도록 하고 있다. 송신회로를 가지는 송신부(112)는 직접 디지털 신호를 변조없이 인체에 전송해주는 역할을 한다. 수신부(114)는 인체에 유기된 전기장의 세기가 매우 약하고 불안정하므로 전기장에 대한 수신감도를 높이기 위해 전기광학 센서(116)를 사용하여 디지털 신호로 복원하는 역할을 한다. 이 방식을 사용하면 인체를 이용하여 고속의 데이터 통신이 가능하지만, 전기광학 센서(116)와 같이 집적하여 칩(chip) 형태로 만들기 어려운 외부 센서와 접지전극(120)을 필요로 하여, 장치의 소형화가 곤란하고 전력소모가 증가한다는 문제점이 있다. 즉, 이 방식은 소형화 및 저전력화에 있어서 어려움을 가진다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는, 사용의 편리성과 소형화의 효과가 있을 뿐 아니라, 저전력으로 고속의 데이터 통신이 가능하고 저주파 노이즈에 덜 민감하 며 전극의 사이즈와 인체의 상태에 무관하게 안정적인 데이터 통신을 할 수 있는, 인체를 이용한 데이터 통신 장치 및 모듈을 제공하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 인체 이용 데이터 통신 장치는,
인체와 접촉가능한 하나의 신호전극과;
무변조 디지털 데이터 신호를 상기 신호전극을 통해 상기 인체에 전달할 수 있도록 해주는 송신부와;
상기 인체에서 발생된 광대역 펄스 신호를 감지하는 수신부와;
상기 수신부에 전달하고자 하는 데이터 신호를 처리하여 상기 송신부에 전달하는 한편 상기 수신부에서 감지된 광대역 데이터 신호를 외부에서 데이터 처리할 수 있게 해 주는 호스트 인터페이스와;
상기 장치에 전력을 공급하는 하나의 배터리;
를 구비함으로써 직접 결합 인터페이스를 사용하는, 인체를 이용한 데이터 통신 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 수신부는:
광대역 시그널링 수신회로와;
자체 클럭 생성기를 사용하여 상기 광대역 시그널링 수신회로에서 받은 광대역 데이터 신호의 주파수와 위상이 같은 지터가 작은 클럭 신호를 복원하는 클럭 복원회로와;
상기 복원된 클럭 신호를 사용하여 상기 광대역 데이터 신호를 깨끗한 디지털 데이터 신호로 복원하는 데이터 복원회로;
를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광대역 시그널링 수신회로가 50옴의 입력 임피던스를 갖는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 상기 광대역 시그널링 수신회로가;
인체에서 발생되어 감지된 광대역 펄스 신호를 충분한 크기로 증폭시키는
광대역 전치증폭기와;
상기 전치증폭기에서 증폭된 신호를 안정적으로 양과 음의 상태로 트리거링하는 슈미트 트리거와;
상기 슈미트 트리거에서 트리거링된 신호를 상기 클럭 복원회로 및 데이터 복원회로에서 원하는 레벨로 쉬프트해주는 레벨 쉬프터;
를 구비한다.
한편, 상기 송신부는:
상기 호스트 인터페이스에서 받은 클럭을 기준 클럭 신호로 사용하여 인체통신용 클럭 신호를 합성하는 클럭 합성기와;
상기 합성된 클럭 신호를 사용하여 상기 호스트 인터페이스에서 받은 데이터 신호의 위상이 클럭 신호의 위상과 일치하도록 데이터 신호를 리타이밍하는 데이터 리타이머와;
상기 리타이밍된 데이터 신호를 인체에 전달하는 송신회로;
를 구비하는 것이 바람직하다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 인체 이용 데이터 통신 모듈은,
접착 패드와;
인체와 접촉가능한 하나의 신호전극과;
무변조 디지털 데이터 신호를 상기 신호전극을 통해 상기 인체에 전달할 수 있도록 해주는 송신부와;
상기 인체에서 발생된 광대역 펄스 신호를 감지하는 수신부와;
상기 수신부에 전달하고자 하는 데이터 신호를 처리하여 상기 송신부에 전달하는 한편 상기 수신부에서 감지된 광대역 데이터 신호를 외부에서 데이터 처리할 수 있게 해 주는 호스트 인터페이스와;
상기 모듈에 전력을 공급하는 하나의 배터리;
를 구비하여 직접 결합 인터페이스를 사용하되,
상기 송신부, 수신부 및 호스트 인터페이스가 하나의 집적 칩으로 형성되고, 상기 신호전극, 집적 칩 및 배터리가 상기 접착 패드에 내장되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 신호전극의 인체와 마주 보는 쪽의 일면은 노출되며, 상기 신호전극의 타면 상에, 상기 집적 칩 및 배터리가 순차적으로 위치하며, 상기 신호전 극의 일면을 제외하고는, 상기 배터리, 집적 칩 및 신호전극의 타면이 모두 상기 접착 패드와 같은 재질에 의해 수직형 구조로 밀봉된 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기에 앞서 본 발명의 기술적 원리에 대해 간단히 설명하기로 한다.
[광대역 시그널링 기술]
본 발명의 장치 및 모듈은 인체를 사용하여 저전력 및 고속의 데이터 통신을 하기 위해서 광대역 시그널링 기술을 사용한다. Shannon의 정보용량 이론에 따르면, 수학식 1과 같은 공식이 성립한다.
여기서, C는 최대 채널 용량 (b/s), B는 채널 대역폭 (Hz), S는 신호의 전력 (W), N은 잡음의 전력 (W)을 나타낸다. 채널 대역폭이 증가할수록 최대 채널 용량도 비례적으로 증가함을 알 수 있다. 따라서 본 발명에서 제안한 광대역 시그널링 기술은 기존의 통신기술 방식에 비해서 채널 대역폭을 크게 증가시킴으로써 최대 채널 용량을 증가시켜 고속의 데이터 통신이 가능하도록 한 것이다. 또한, 광대역 시그널링 기술을 사용하면 하나의 신호전극만으로도 인체를 신호 전송 매질로 사용하여 외부의 잡음이나 전기장의 영향에도 안정적으로 데이터 통신이 가능하기 때문에 저전력화 뿐만 아니라 소형화 측면에서도 장점을 가진다.
[인체통신에 대한 일반 원리 및 요구]
본 발명은 착용형 컴퓨팅 시스템이나 인체영역에서 사용되는 모바일 전자기기들간의 데이터 통신을 위해서 인체를 전송 매질로 이용한 것에 대한 것이다. 인체를 구성하는 조직은 염화나트륨 0.9% 농도의 생리식염수와 비슷한 구성성분을 가지며 약간의 전도성을 가지기 때문에 전기적 신호의 전송이 가능하다. 이러한 인체의 전기적 특성을 이용하여 데이터 통신을 하기 위해서는 모바일 전자기기들이 모두 배터리로 동작을 해야 하며, 배터리의 크기를 줄이고 안테나 대신에 사용되는 신호전극을 인체에 직접 붙여야 하기 때문에 저전력 및 소형화가 반드시 필요하다. 또한, 오디오나 동영상과 같은 멀티미디어 정보의 전송도 필요하므로 고속의 데이터 통신이 가능해야 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인체를 이용한 1 대 1 데이터 통신 장치의 개략적 전체 구성도이다. 이 통신 장치(200)는 하나의 배터리(260)와 인체에 직접 부착하여 쓸 수 있는 하나의 신호전극(270)을 가진 직접 결합 인터페이스를 가진다. 신호전극(270)은 생체신호 측정용 Ag/AgCl 전극이나 금도금이 된 금속판 등의 전기신호가 잘 통하는 재질로 만들어진 것을 사용할 수 있고, 배터리(260)는 전체 시스템의 크기를 줄이기 위해 버튼 형태의 작은 형태로 된 것을 사용할 수 있다.
이 데이터 통신 장치(200)는 디지털 신호를 인체에 전송하는 송신부(210)와 인체에서 발생된 광대역 펄스 신호를 감지하는 수신부(220)를 포함하고 있으며, 수 신부(220)에 전달하고자 하는 데이터 정보를 처리하여 호스트 인터페이스(205)를 통해 송신부(210)에 전달하는 기능을 한다.
송신부(210)는 클럭 합성기(212), 데이터 리타이머(214), 그리고, 송신회로(216)로 구성되며, 처리된 데이터 신호를 아무런 변조없이 효율적으로 인체에 전달할 수 있도록 해준다. 보다 상세하게 설명하자면, 호스트 인터페이스(205)에서 받은 클럭을 기준 클럭 신호로 사용하여 클럭 합성기(212)에서 인체통신용 클럭 신호를 합성하고, 합성된 클럭 신호를 사용하여 호스트 인터페이스(205)에서 받은 데이터 신호의 위상이 클럭 신호의 위상과 일치하도록 데이터 리타이머(214)에서 데이터 신호를 다시 리타이밍한다. 송신회로(216)는 구동능력이 큰 버퍼를 사용하여 리타이밍된 데이터 신호를 인체에 충분히 전달할 수 있도록 해준다. 즉, 인체는 하나의 커다란 전도체의 역할을 하므로 인체에 신호를 전달하기 위해서는 구동능력이 큰 버퍼를 사용하여야 한다. 인체는 완전한 전도체가 아니므로 전기신호를 전달할 수 있지만 약간의 저항성분으로 인해 5∼10dB 정도의 감소현상도 야기한다. 또한, 100MHz의 대역폭을 가지는 대역통과 필터의 특성을 가지게 되므로 10kHz이하의 저주파 신호는 크게 감소된다. 또한, 본 발명의 인체를 이용한 데이터 통신 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 직접 결합 인터페이스를 가지므로 송신부(210)와 수신부(220) 사이에는 신호전극(270)을 거쳐 인체를 매질로 하는 전송채널만 직접 형성이 되고, 각각의 접지는 서로 완전 단절되어 있으므로 접지를 통한 리턴 경로도 존재하지 않는다. 직접 결합 인터페이스와 이러한 인체의 전기적 특성 때문에 수신부(220)에서는 디지털 신호가 그대로 감지되는 것이 아니라 광대역 펄스 신호로 감지 된다. 이러한 광대역 펄스 신호는 약 8ns의 펄스폭을 가진다. 참고적으로, 송신부(210)에서 전송되는 디지털 신호와 수신부(220)에서 감지되는 광대역 펄스 신호에 대한 파형을 도 3에 나타내었다. 따라서 수신부(220)에는 광대역 펄스 신호를 감지하여 이를 디지털 신호로 복원하는 기능이 필요하다.
수신부(220)는 크게 광대역 시그널링 수신회로(226)와 클럭 복원회로(222)와 데이터 복원회로(224)로 구성된다. 광대역 시그널링 수신회로(226)는 수신부(220)의 아날로그 프런트-엔드(analog front-end; AFE)의 역할을 한다.
한편, 도 2에서 참조번호 250은 본 발명의 통신 장치에서 집적 칩(integrated chip)으로 만들어질 수 있는 부분을 나타낸 것이다.
도 4는 도 2의 수신회로(226)의 개략적 구성도이다. 도 4를 참조하면, 수신회로(226)는 광대역 전치증폭기(310), 슈미트 트리거(320), 그리고, 레벨 쉬프터(330)로 구성된다.
광대역 전치 증폭기(310)는 광대역 펄스 신호가 125MHz의 대역폭을 가지므로 수신부(220)에 최대의 전력을 전송하기 위해서 50옴의 입력 임피던스를 가진다. 또한, 광대역 펄스 신호가 도 3과 같이 DC 오프셋이 없는 양과 음의 펄스 신호로 나타나므로, 광대역 전치 증폭기(310)는 이를 왜곡없이 충분한 크기로 증폭해주는 역할을 한다. 따라서 광대역 전치증폭기(310)는 125MHz 이상의 충분한 대역폭을 가져야 한다. 슈미트 트리거(320)는 양과 음의 기준전압을 사용하여 충분한 크기로 증폭된 광대역 펄스 신호를 안정적으로 양과 음의 상태로 트리거링(triggering)한다. 그 다음으로는, 레벨 쉬프터(330)가 트리거링된 신호를 클럭 복원회로(222)와 데이 터 복원회로(224)에서 원하는 신호의 레벨로 쉬프트해준다.
광대역 시그널링 수신회로(226)에서 복원된 디지털 신호의 위상은 채널에서의 지연에 의해서 호스트 인터페이스(205)에서 요구하는 위상과 다를 수 있으므로 복원된 디지털 신호와 위상이 일치하는 클럭 신호가 필요하다. 이러한 요구에 의해, 광케이블통신, 고속 유선통신, 고속 시리얼 링크 또는 인터페이스에서 필요로 하는 클럭과 데이터 복원 회로(224)를 1 대 1 인체 데이터 통신 장치에 적용할 수 있다. 클럭 복원 회로(222)에서는 자체 클럭 생성기를 사용하여 광대역 시그널링 수신회로(226)에서 복원된 디지털 신호의 주파수와 위상이 같은 지터(jitter)가 작은 클럭 신호를 복원하며, 데이터 복원 회로(224)에서는 복원된 클럭 신호를 사용하여 채널과 수신회로(226)에서 증가된 지터를 가진 데이터 신호를 위상이 일치하는 깨끗한 디지털 신호로 복원한다. 이렇게 복원된 클럭과 데이터 신호는 호스트 인터페이스(205)를 통해 원하는 기능을 처리할 수 있는 외부의 데이터 처리부(미도시)로 전송이 된다.
이상에 설명한 바와 같은 본 발명의 데이터 통신 장치는 직접 결합 인터페이스를 갖는 1 대 1 인체통신용 고속 데이터 통신장치이므로, 음악이나 동영상과 같은 멀티미디어 데이터의 전송에 용이하게 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인체를 이용한 데이터 통신 모듈을 나타낸 도면으로서, 도 5의 (a)는 평면도, 도 5의 (b)는 단면도를 각각 나타낸다. 본 발명의 데이터 통신 모듈은, 인체에 부착되면서 사용하기에 불편함이 없도록, 인체에 쉽게 부착하면서 실생활에서 널리 사용하고 있는 접착패드, 예컨대 반창고의 형태 를 가진다. 도 5를 참조하면, 반창고(500)의 중앙에, 도 2에 도시한 집적 칩(250)이 위치하는데, 집적 칩(250)과 반창고(500)의 사이에는 집적 칩(250)에 전력을 공급하기 위한 배터리(260)가 얇은 박막처럼 설치되어 있다. 배터리(260)와 집적 칩(250)의 아래에는 인체에 쉽게 접촉할 수 있는 얇은 하나의 신호전극(270)이 설치되어, 집적 칩(250)과 연결되어 있다. 신호전극(270)이 인체와 마주 보는 일면을 제외하고는, 배터리(260), 집적 칩(250) 및 신호전극(270)의 타면이 모두 반창고와 같은 재질에 의해 수직형 구조로 밀봉된다. 도 5에 도시한 바와 같은 형태의 반창고형 인체통신용 모듈은, 사람들이 인체통신 시스템을 실생활에서 언제, 어디서나 쉽게 사용할 수 있도록 고안된 것이다. 따라서, 반도체 기술과 제조 기술의 발전으로 이러한 인체통신용 모듈의 크기도 줄일 수 있음은 물론이다.
착용형 컴퓨팅 시스템과 같이 인체영역에서 전자기기를 사용할 경우 사용의 편리성, 소형화 및 저전력화가 중요하다. 또한 멀티미디어의 처리를 위해서는 고속의 데이터 통신이 요구된다. 본 발명의 인체 이용 데이터 통신 장치 및 모듈은 인체영역에서 사용하기에 불편한 유선의 사용을 없애고 안테나도 필요 없으며, 기존의 인체통신 시스템에 비해서 특별한 센서의 사용없이 하나의 전극만을 사용하기 때문에 사용의 편리성과 소형화의 효과가 있다. 또한, 광대역 시그널링 기술을 사용하기 때문에, 저전력으로 고속의 데이터 통신이 가능하고 저주파 노이즈에 덜 민감하며 전극의 사이즈와 인체의 상태에 무관하게 안정적인 데이터 통신을 할 수 있 다는 효과가 있다. 또한, 기존의 인체통신 시스템에서는 필요한 접지도 필요없기 때문에 언제, 어디서나 간단히 사용할 수 있다는 효과도 있다.
Claims (7)
- 인체를 이용한 데이터 통신 장치에 있어서,인체와 접촉가능한 하나의 신호전극과;무변조 디지털 데이터 신호를 상기 신호전극을 통해 상기 인체에 전달할 수 있도록 해주는 송신부와;상기 인체에서 발생된 광대역 펄스 신호를 감지하는 수신부와;상기 수신부에 전달하고자 하는 데이터 신호를 처리하여 상기 송신부에 전달하는 한편 상기 수신부에서 감지된 광대역 데이터 신호를 외부에서 데이터 처리할 수 있게 해 주는 호스트 인터페이스와;상기 장치에 전력을 공급하는 하나의 배터리;를 구비함으로써 직접 결합 인터페이스를 사용하는 것을 특징으로 하는, 인체를 이용한 데이터 통신 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 수신부가:광대역 시그널링 수신회로와;자체 클럭 생성기를 사용하여 상기 광대역 시그널링 수신회로에서 받은 광대역 데이터 신호의 주파수와 위상이 같은 지터가 작은 클럭 신호를 복원하는 클럭 복원회로와;상기 복원된 클럭 신호를 사용하여 상기 광대역 데이터 신호를 깨끗한 디지 털 데이터 신호로 복원하는 데이터 복원회로;를 구비하는 것을 특징으로 하는, 인체를 이용한 데이터 통신 장치.
- 제2항에 있어서,상기 광대역 시그널링 수신회로가 50옴의 입력 임피던스를 갖는 것을 특징으로 하는, 인체를 이용한 데이터 통신 장치.
- 제2항에 있어서,상기 광대역 시그널링 수신회로가;인체에서 발생되어 감지된 광대역 펄스 신호를 충분한 크기로 증폭시키는광대역 전치증폭기와;상기 전치증폭기에서 증폭된 신호를 안정적으로 양과 음의 상태로 트리거링하는 슈미트 트리거와;상기 슈미트 트리거에서 트리거링된 신호를 상기 클럭 복원회로 및 데이터 복원회로에서 원하는 레벨로 쉬프트해주는 레벨 쉬프터;를 구비하는 것을 특징으로 하는, 인체를 이용한 데이터 통신 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 송신부가:상기 호스트 인터페이스에서 받은 클럭을 기준 클럭 신호로 사용하여 인체통신용 클럭 신호를 합성하는 클럭 합성기와;상기 합성된 클럭 신호를 사용하여 상기 호스트 인터페이스에서 받은 데이터 신호의 위상이 클럭 신호의 위상과 일치하도록 데이터 신호를 리타이밍하는 데이터 리타이머와;상기 리타이밍된 데이터 신호를 인체에 전달하는 송신회로;를 구비하는 것을 특징으로 하는, 인체를 이용한 데이터 통신 장치.
- 인체를 이용한 데이터 통신 모듈에 있어서,접착 패드와;인체와 접촉가능한 하나의 신호전극과;무변조 디지털 데이터 신호를 상기 신호전극을 통해 상기 인체에 전달할 수 있도록 해주는 송신부와;상기 인체에서 발생된 광대역 펄스 신호를 감지하는 수신부와;상기 수신부에 전달하고자 하는 데이터 신호를 처리하여 상기 송신부에 전달하는 한편 상기 수신부에서 감지된 광대역 데이터 신호를 외부에서 데이터 처리할 수 있게 해 주는 호스트 인터페이스와;상기 모듈에 전력을 공급하는 하나의 배터리;를 구비하여 직접 결합 인터페이스를 사용하되,상기 송신부, 수신부 및 호스트 인터페이스가 하나의 집적 칩으로 형성되고, 상기 신호전극, 집적 칩 및 배터리가 상기 접착 패드에 내장되는 것을 특징으로 하는, 인체를 이용한 데이터 통신 모듈.
- 제6항에 있어서, 상기 신호전극의 인체와 마주 보는 쪽의 일면은 노출되며, 상기 신호전극의 타면 상에, 상기 집적 칩 및 배터리가 순차적으로 위치하며, 상기 신호전극의 일면을 제외하고는, 상기 배터리, 집적 칩 및 신호전극의 타면이 모두 상기 접착 패드와 같은 재질에 의해 수직형 구조로 밀봉된 것을 특징으로 하는, 인체를 이용한 데이터 통신 모듈.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050124703A KR100725228B1 (ko) | 2005-12-16 | 2005-12-16 | 인체를 이용한 데이터 통신 장치 및 모듈 |
| US11/637,724 US7684769B2 (en) | 2005-12-16 | 2006-12-13 | Data communication apparatus and module using human body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050124703A KR100725228B1 (ko) | 2005-12-16 | 2005-12-16 | 인체를 이용한 데이터 통신 장치 및 모듈 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR100725228B1 true KR100725228B1 (ko) | 2007-06-04 |
Family
ID=38173304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020050124703A KR100725228B1 (ko) | 2005-12-16 | 2005-12-16 | 인체를 이용한 데이터 통신 장치 및 모듈 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7684769B2 (ko) |
| KR (1) | KR100725228B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200102322A (ko) * | 2019-02-20 | 2020-08-31 | 한국전자통신연구원 | 인체 감지 장치 |
| US11642026B2 (en) | 2019-02-20 | 2023-05-09 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Human body sensing device |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100799571B1 (ko) * | 2006-06-20 | 2008-01-30 | 한국전자통신연구원 | 인체를 이용한 통신장치 및 그 방법 |
| JP4653241B2 (ja) * | 2007-10-11 | 2011-03-16 | アルプス電気株式会社 | 情報端末装置 |
| JP4717141B2 (ja) * | 2007-12-26 | 2011-07-06 | アルプス電気株式会社 | 携帯機器 |
| WO2009151196A1 (en) * | 2008-06-10 | 2009-12-17 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Human body communication apparatus for non-contact communications and human body communication method for non-contact communications in the same using frequency selective baseband |
| KR20090128305A (ko) * | 2008-06-10 | 2009-12-15 | 한국전자통신연구원 | 주파수 선택적 기저대역을 이용한 비접촉이 가능한 인체통신 장치 및 그 장치에서의 비접촉이 가능한 인체통신방법 |
| KR101590043B1 (ko) * | 2009-05-18 | 2016-02-01 | 삼성전자주식회사 | 인체 통신을 이용한 기능 수행 방법 및 그를 수행하는 단말기 |
| US20100321159A1 (en) * | 2009-06-18 | 2010-12-23 | Authentec, Inc. | Touch based data communication using biometric finger sensor and associated methods |
| RU2530265C2 (ru) * | 2010-05-07 | 2014-10-10 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Устройство и способ для передачи данных в низкочастотной полосе в системе связи при помощи человеческого тела и система связи при помощи человеческого тела |
| US10014578B2 (en) | 2014-05-05 | 2018-07-03 | Nxp B.V. | Body antenna system |
| US10009069B2 (en) | 2014-05-05 | 2018-06-26 | Nxp B.V. | Wireless power delivery and data link |
| US9812788B2 (en) * | 2014-11-24 | 2017-11-07 | Nxp B.V. | Electromagnetic field induction for inter-body and transverse body communication |
| US10015604B2 (en) | 2014-05-05 | 2018-07-03 | Nxp B.V. | Electromagnetic induction field communication |
| US9819075B2 (en) | 2014-05-05 | 2017-11-14 | Nxp B.V. | Body communication antenna |
| US9819395B2 (en) | 2014-05-05 | 2017-11-14 | Nxp B.V. | Apparatus and method for wireless body communication |
| US9542784B2 (en) | 2014-12-01 | 2017-01-10 | Ebay Inc. | Pairable secure-access facilities |
| US9819097B2 (en) | 2015-08-26 | 2017-11-14 | Nxp B.V. | Antenna system |
| US10320086B2 (en) | 2016-05-04 | 2019-06-11 | Nxp B.V. | Near-field electromagnetic induction (NFEMI) antenna |
| US10128961B2 (en) * | 2017-03-30 | 2018-11-13 | Intel Corporation | Angular electrode |
| CN108768543B (zh) * | 2018-05-29 | 2021-06-08 | 河海大学 | 多特征融合认知型水声通信空快时自适应处理算法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040068425A (ko) * | 2003-01-25 | 2004-07-31 | 한국과학기술연구원 | 인체통신방법, 인체통신시스템 및 이에 사용되는 감지장치 |
| JP2005277718A (ja) | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 埋設式通信装置および該装置を用いたデータ処理システム |
| KR20060030926A (ko) * | 2004-10-07 | 2006-04-12 | 한국전자통신연구원 | 전송매체를 이용한 통신장치 및 그 방법 |
| KR20060064472A (ko) * | 2004-12-08 | 2006-06-13 | 한국전자통신연구원 | 통신 장치, 이를 이용하는 인체 통신 시스템 및 그 방법 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3808502A (en) * | 1972-08-07 | 1974-04-30 | Birtcher Corp | Isolator circuit for use with electrical medical equipment |
| US6223018B1 (en) * | 1996-12-12 | 2001-04-24 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Intra-body information transfer device |
| US6211799B1 (en) * | 1997-11-06 | 2001-04-03 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for transbody transmission of power and information |
| US6754472B1 (en) * | 2000-04-27 | 2004-06-22 | Microsoft Corporation | Method and apparatus for transmitting power and data using the human body |
| DE60004980T2 (de) * | 2000-06-27 | 2004-07-22 | Matsushita Electric Works, Ltd., Kadoma | Datenübertragungssystem unter Verwendung eines menschlichen Körpers als Signalübertragungsweg |
| EP1808740A1 (en) * | 2001-09-26 | 2007-07-18 | Nippon Telegraph and Telephone Corporation | Transceiver suitable for data communication between wearable computers |
| KR100727817B1 (ko) * | 2004-09-07 | 2007-06-13 | 한국전자통신연구원 | 인체를 매질로 이용한 통신장치 및 그 방법 |
| KR100953562B1 (ko) * | 2007-12-17 | 2010-04-21 | 한국전자통신연구원 | 인체 통신 시스템 및 방법 |
-
2005
- 2005-12-16 KR KR1020050124703A patent/KR100725228B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-12-13 US US11/637,724 patent/US7684769B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040068425A (ko) * | 2003-01-25 | 2004-07-31 | 한국과학기술연구원 | 인체통신방법, 인체통신시스템 및 이에 사용되는 감지장치 |
| JP2005277718A (ja) | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 埋設式通信装置および該装置を用いたデータ処理システム |
| KR20060030926A (ko) * | 2004-10-07 | 2006-04-12 | 한국전자통신연구원 | 전송매체를 이용한 통신장치 및 그 방법 |
| KR20060064472A (ko) * | 2004-12-08 | 2006-06-13 | 한국전자통신연구원 | 통신 장치, 이를 이용하는 인체 통신 시스템 및 그 방법 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200102322A (ko) * | 2019-02-20 | 2020-08-31 | 한국전자통신연구원 | 인체 감지 장치 |
| KR102376473B1 (ko) | 2019-02-20 | 2022-03-22 | 한국전자통신연구원 | 인체 감지 장치 |
| US11642026B2 (en) | 2019-02-20 | 2023-05-09 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Human body sensing device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20070140120A1 (en) | 2007-06-21 |
| US7684769B2 (en) | 2010-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100725228B1 (ko) | 인체를 이용한 데이터 통신 장치 및 모듈 | |
| US8699950B2 (en) | Communication device and method, and program | |
| US6223018B1 (en) | Intra-body information transfer device | |
| Hachisuka et al. | Development and performance analysis of an intra-body communication device | |
| Song et al. | A 0.2-mW 2-Mb/s digital transceiver based on wideband signaling for human body communications | |
| JP3425347B2 (ja) | 人体経由情報伝達装置 | |
| KR100785777B1 (ko) | 인체를 이용한 통신장치 및 그 방법 | |
| US8131334B2 (en) | Intra-body communication (IBC) device and a method of implementing the IBC device | |
| US8982094B2 (en) | Device-to-device communications based on capacitive sensing and coupling via human body or direct device-to-device coupling | |
| US10485433B2 (en) | Reliable estimation of pulse transit time in motion for cuffless blood pressure estimation | |
| WO2006062112A1 (ja) | 人体経由情報伝達システム及び送受信器 | |
| US8742888B2 (en) | Communication apparatus having human body contact sensing function and method thereof | |
| WO2008058190A2 (en) | Systems and methods for measuring physiological parameters of a body | |
| Song et al. | A 2Mb/s wideband pulse transceiver with direct-coupled interface for human body communications | |
| EP1298822B1 (en) | Transceiver suitable for data communication between wearable computers | |
| JP2010141469A (ja) | センサネットワークシステム | |
| JP3507007B2 (ja) | トランシーバ | |
| JP2004364009A (ja) | データ通信方法及び装置 | |
| ATE388675T1 (de) | Drahtloser wurzelkanalspitzenlokalisator | |
| JP3507008B2 (ja) | トランシーバ | |
| JP3337025B2 (ja) | データ通信装置 | |
| JP2003000557A (ja) | 生体信号モニタリング装置 | |
| Xuan et al. | Measurement of human body communication transmission characteristics at 20 MHz | |
| KR100767414B1 (ko) | 인체를 이용하는 무선 영상 송수신 장치 | |
| Mohammed et al. | Charging Wearable Devices Through Natural Interactions with Instrumented Everyday Objects |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120508 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |