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技術 信号伝送経路として人体を利用したデータ伝送システム

出願人 パナソニック電工株式会社
発明者 土井謙之前田光英榊原仁橋本勝吉田恵一小山正樹西村治鈴木佳子
出願日 2000年6月26日 (20年6ヶ月経過) 出願番号 2000-191571
公開日 2002年1月11日 (18年11ヶ月経過) 公開番号 2002-009710
状態 特許登録済
技術分野 カ-ドリ-ダライタ及び複合周辺装置 金融・保険関連業務,支払い・決済 伝送の細部、特殊媒体伝送方式 車両用盗難防止 錠;そのための付属具 送受信機 記録担体の読み取り 自動改札機・タクシーメータ デジタルマーク記録担体 制御地点における料金又はチケットをチェックする装置、タクシーメータ、郵便料金計器
主要キーワード 指輪形状 スタート信号発生器 グランドターミナル 省電力型 設置電極 ゲートコントローラ 大地グランド データ伝送サイクル
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図面 (11)

課題

消費電力を低減させた接触感応型のデータ伝送システムを提供する。

解決手段

本システムは、利用者に装着される第1の送受信器10とデータ処理装置50に接続される第2の送受信器30とからなる。第1の送受信器10は人体に接触する信号電極11と接地電極12とを備え、第2の送受信器30は信号経路としての利用者の体が接触する1つのタッチ電極31を有している。第1の送受信器10は、第2の送受信器30から人体が接触した際に出力されるスタート信号を検出すると、回路電力を供給して第1の送受信器10から第2の送受信器30にデータ伝送を行う。すなわち、第1の送受信器10にあっては、第2の送受信器30に利用者が接触するまでエネルギー消費を抑えたモードにて駆動するようになっている。

概要

背景

米国特許No. 4,591,854では、信号経路として人体を利用したデータ伝送システムが開示されている。このシステムは、利用者に装着される腕時計型携帯型送信器と、コントロールユニット若しくは信号受信器とを含んでなる。

送信器腕時計の裏面に利用者の肌に直接接触する一対の電極を備えている。一方の電極は利用者の体の一部を介して信号受信器のタッチ電極と接続される信号電極として働き、他方の電極は利用者の体の一部を介して若しくは介さずに信号受信器の回路グランドと接続される接地電極として働く。これにより、腕時計から利用者の体を介して信号受信器まで信号経路が確立される。

信号受信器は、タッチセンサを備えてなる。タッチセンサは、タッチ電極に接触した状態及び接触していない状態を検出する。これにより、放射信号といったノイズにより信号受信器に接続する装置が駆動することを避け、接触を検知したときに信号受信器がデータを腕時計から受信することを可能にする。

概要

消費電力を低減させた接触感応型のデータ伝送システムを提供する。

本システムは、利用者に装着される第1の送受信器10とデータ処理装置50に接続される第2の送受信器30とからなる。第1の送受信器10は人体に接触する信号電極11と接地電極12とを備え、第2の送受信器30は信号経路としての利用者の体が接触する1つのタッチ電極31を有している。第1の送受信器10は、第2の送受信器30から人体が接触した際に出力されるスタート信号を検出すると、回路電力を供給して第1の送受信器10から第2の送受信器30にデータ伝送を行う。すなわち、第1の送受信器10にあっては、第2の送受信器30に利用者が接触するまでエネルギー消費を抑えたモードにて駆動するようになっている。

目的

上述の問題点に鑑み、本発明は、煩わしい操作を行うことなく1回の接触でデータ伝送を確実に行うことが可能になるとともに、利用者の体に装着された送受信器の電池寿命を従来のものに比して長くすることが可能になる接触感応型のデータ伝送システムを提供する。

効果

実績

技術文献被引用数
18件
牽制数
30件

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請求項1

信号伝送経路として人体を利用したデータ伝送システムであって、前記システムは人体に装着される第1の送受信器と、第1の送受信器から送信されたデータを利用する関連機器に接続される第2の送受信器とで構成され、前記第1の送受信器は、電池と、人体に直接接触して人体を介して大地電気的に接続される接地電極と、前記接地電極と離間して配置され、人体に直接接触する信号電極と、送信すべき第1のデータを保存するデータメモリと、前記電池によって選択的に通電され、前記第1のデータを第1の変調電圧信号に変換する第1の変調器と、前記電池によって選択的に通電され、前記信号電極と前記接地電極との間に第1の変調電圧信号を印加する第1の信号送信器と、前記電池によって常に通電され、前記信号電極を介してスタート信号を検出するスタート信号検出器と、前記電池によって常に通電され、前記スタート信号検出器に結合されて上記スタート信号を受けたときに前記第1の変調器及び前記第1の信号送信器に通電して前記第1の変調電圧信号を発生させる第1のコントローラと、を備え、前記第2の送受信器は、大地に結合される第2の回路グランドと、前記第1の送受信器を装着した人体の一部に直接接触される1つのタッチ電極と、前記タッチ電極と前記第2の回路グランドとの間に接続され、前記第1の変調電圧信号を検出する第2の信号検出器と、前記第1の変調電圧信号を前記第1のデータに変換する第2の復調器と、前記スタート信号を生成し、前記タッチ電極を介して前記スタート信号を送出するスタート信号発生器と、前記タッチ電極に接続され、前記タッチ電極に人体が触れたときにタッチ信号を発生するタッチセンサと、前記タッチ信号を受けたときに前記スタート信号発生器を通電させて前記スタート信号を発生させ、第1の送受信器から第2の送受信器へのデータ伝送を可能にする第2のコントローラと、を備える、ことを特徴とするデータ伝送システム。

請求項2

前記第1のコントローラは、前記第1のデータの送信後に前記第1の変調器と前記第1の信号送信器への通電を止める機能を有することを特徴とする請求項1に記載のデータ伝送システム。

請求項3

前記第2の送受信器は、第2のデータを上記タッチ電極と前記第2の回路グランドとの間に印加される第2の変調電圧信号に変換する第2の変調器を備え、前記第1の送受信器は、前記信号電極を介して検出された前記第2の変調信号を前記第2のデータに変換する第1の復調器を備え、前記第1のコントローラは、前記第2のデータに基づいて前記第1のデータを変更する機能を備えることを特徴とする請求項1及び請求項2に記載のデータ伝送システム。

請求項4

前記第1の信号送信器には電流制御器が設けられ、前記電流制御器は前記信号電極と前記接地電極との間に流れる電流を実質的に一定のレベルに維持することを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載のデータ伝送システム。

請求項5

前記信号電極、前記接地電極、前記タッチ電極のうち少なくとも1つが絶縁膜カバーされたことを特徴とする請求項1乃至請求項4に記載のデータ伝送システム。

請求項6

前記第2の回路グランドは前記グランド直接接続されるグランド線に結合されることを特徴とする請求項1乃至請求項5に記載のデータ伝送システム。

請求項7

前記第2の送受信器は導電性筐体を備え、ここに前記第2の回路グランドが接続されることを特徴とする請求項1乃至請求項6に記載のデータ伝送システム。

請求項8

前記第2の回路グランドは導電性のシートに接続され、この導電性シートは上記第1の送受信器を装着する人体が載るような場所に配置されることを特徴とする請求項1乃至請求項7に記載のデータ伝送システム。

請求項9

前記第1の送受信器が前記第1のデータを表示するためのディスプレイを有することを特徴とする請求項1乃至請求項8に記載のデータ伝送システム。

請求項10

前記データメモリが前記第1の送受信器に着脱自在であることを特徴とする請求項1乃至請求項9に記載のデータ伝送システム。

請求項11

前記第1の送受信器はディスク上に保持され、前記信号電極と前記接地電極とがディスクの一面に配置されたことを特徴とする請求項1乃至請求項10に記載のデータ伝送システム。

請求項12

前記第1の送受信器が指輪に保持され、前記信号電極と前記接地電極とが前記指輪の内面に配置されたことを特徴とする請求項1乃至請求項11に記載のデータ伝送システム。

請求項13

前記第2の送受信器は電源を備え、この電源によって前記タッチセンサと前記第2のコントローラとを常に通電させるとともに、前記第2の信号検出器と前記第2の復調器とを選択的に通電させ、前記第2のコントローラは、前記タッチ信号を受けたときに前記第2の信号検出器と前記第2の復調器とを通電させることを特徴とする請求項1乃至請求項12に記載のデータ伝送システム。

請求項14

前記第2のコントローラは、前記第1のデータを取得した後に、第2の信号検出器と第2の復調器への通電を遮断する機能を有することを特徴とする請求項13に記載のデータ伝送システム。

請求項15

前記第2のコントローラは、前記第1の変調電圧信号を受けるための所定の時間を与え、この時間の経過後に前記第2の信号検出器と第2の復調器への通電を遮断する機能を有することを特徴とする請求項13に記載のデータ伝送システム。

技術分野

0001

本発明は、信号経路として人体を利用したデータ電送システムに関するものであり、さらに詳しくは、人体に装着されて使用される第1の送受信器と、第1の送受信器から送信されたデータを利用する関連装置に接続される第2の送受信器システムとから構成される。

背景技術

0002

米国特許No. 4,591,854では、信号経路として人体を利用したデータ伝送システムが開示されている。このシステムは、利用者に装着される腕時計型携帯型送信器と、コントロールユニット若しくは信号受信器とを含んでなる。

0003

送信器腕時計の裏面に利用者の肌に直接接触する一対の電極を備えている。一方の電極は利用者の体の一部を介して信号受信器のタッチ電極と接続される信号電極として働き、他方の電極は利用者の体の一部を介して若しくは介さずに信号受信器の回路グランドと接続される接地電極として働く。これにより、腕時計から利用者の体を介して信号受信器まで信号経路が確立される。

0004

信号受信器は、タッチセンサを備えてなる。タッチセンサは、タッチ電極に接触した状態及び接触していない状態を検出する。これにより、放射信号といったノイズにより信号受信器に接続する装置が駆動することを避け、接触を検知したときに信号受信器がデータを腕時計から受信することを可能にする。

発明が解決しようとする課題

0005

このように信号受信器においてデータを自動的に受信させるためには、腕時計が常にデータを送信する状態にあるか、データの送信を開始させるスタートスイッチを備える必要がある。しかしながら、データ伝送に備えて常に電力が供給されるように腕時計を設計すると、電池がすぐに消耗するという問題点を有していた。また、腕時計にスタートスイッチを設けるように設計すると、スタートスイッチを操作するという煩わしい手動操作が必要になるという問題点を有していた。

0006

上述の問題点に鑑み、本発明は、煩わしい操作を行うことなく1回の接触でデータ伝送を確実に行うことが可能になるとともに、利用者の体に装着された送受信器の電池寿命を従来のものに比して長くすることが可能になる接触感応型のデータ伝送システムを提供する。

課題を解決するための手段

0007

本発明における上記システムは、利用者の体に装着される第1の送受信器と、第1の送受信器から送信されたデータを利用する関連装置に接続される第2の送受信器とから構成される。第1の送受信器は、第1の送受信器の回路に電力を供給する電池と、利用者の体に直接接触し利用者の体を介して大地電気的な接続をする接地電極と、接地電極と離間して配置され、利用者の体に直接接触する信号電極とを備えてなる。

0008

また、第1の送受信器は伝送すべき第1のデータを蓄積するデータメモリと、電池により選択的に電力を供給され第1のデータを第1の変調電圧信号に変換する第1の変調器と、電池により選択的に電力を供給され信号電極と接地電極との間に第1の変調電圧信号を印加する第1の信号送信器とを有している。さらに、第1の送受信器は、電池によって常に電力を供給され信号電極を介してスタート信号を検出するスタート信号検出器と、電池により常に電力を供給されスタート信号検出器に結合されてスタート信号を受信したときに第1の変調器および第1の信号送信器に電力を供給して第1の変調電圧信号を発生させる第1のコントローラとを備えてなる。

0009

第2の送受信器は、大地に結合される第2の回路グランドと、第1の送受信器を装着する利用者の体の一部が直接接触する1つのタッチ電極と、タッチ電極と第2の回路グランドとの間に接続され、第1の変調電圧信号を検出する第2の信号検出器と、第1の変調電圧信号を第1のデータに戻す第2の復調器とを有してなる。また、第2の送受信器は、スタート信号を生成し、タッチ電極を介して前記スタート信号を供給するスタート信号発生器と、タッチ電極に接続され、タッチ電極に人体が触れたときにタッチ信号を発生するタッチセンサとを備えている。さらに、第2の送受信器は、タッチ信号を受けるとスタート信号発生器に電力を供給することでスタート信号を発生させ、第1の送受信器から第2の送受信器へのデータ伝送を可能にする第2のコントローラとを備えてなる。

0010

上述した構成により、第1の送受信器にある第1の信号送信器及び第1の変調器は第2送受信器のタッチ電極に利用者が接触するまで電力の供給が断たれることになる。これにより、データを送信しない状態における電力消費を低減させることが可能になり、第1の送受信器の電池寿命を長く保つことが可能になる。また、付加的な送信スタート手続を必要とすることなく、タッチ電極に接触することだけで第1のデータの伝送を自動的に開始させることが可能になる。

0011

上述した本システムは、例えば、第1の送受信器が電池により駆動される腕時計として実現され、乗り物乗りこんだり、使用制限されている装置を駆動させたり、立ち入り制限されている場所に入ったりする際のキーレスエントリーシステムとして用いる場合に特に有用である。

0012

なお、第2の送受信器は、第2のデータを第2の変調電圧信号に変換する第2の変調器を備え、第2の変調電圧信号をタッチ電極と第2の回路グランドとの間に印加することにより、第1及び第2の送受信器の間で相互にデータ伝送を行うようにすることが好ましい。第1の送受信器は、第2の送受信器から第2のデータを受信するために第2の変調信号を変換する第1の復調器を備える。第2の変調信号は信号電極を介して検出され、第2のデータに復調される。第1のコントローラにあっては、受信した第2のデータに基づいて自身が蓄積しているデータ、例えば、第1のデータを書き換えるようにしてもよい。

0013

上述した構成は、料金や賃料支払いが必要となるゲートにおいて、第1の送受信器と第2の送受信器との間で料金に関するデータの送受信を行い、第1の送受信器を装着した人が通過する際は自動で扉を開くといった自動ゲートに本システムを適用した際に有用である。すなわち、第1の送受信器を装着した人がゲートを通過するたびに、料金データである第2のデータによって第1のデータが更新され、第1の送受信器に第1のデータとして蓄積されている預金データから料金分差し引かれるといった手続が利用者が意識することなく自動的に行われるのである。

0014

第1の信号送信器は、信号電極と接地電極との間に流れる電流を略一定のレベルに保つ電流制御器を備えることが好ましい。これにより、信号電極及び接地電極に直接接触する肌の状態等により電気抵抗が変化したとしても安定したデータ伝送を行うことが可能になる。

0015

利用者の体と容量結合させるために、信号電極、接地電極、タッチ電極の少なくとも1つを絶縁膜にて被覆することが好ましい。一般に金属と電解質との境界面を電流が横切る場合、電気二重層の形成により分極電圧が発生する。人体等の生体組織は電解質で構成されているため、電極と肌との界面では分極電圧が発生し、これがノイズの原因となる場合がある。しかしながら、電極材料として誘電体材料からなる絶縁膜で電極を被覆するようにすれば、絶縁物電極は生体組織と容量結合のみで結ばれることになるため、分極電位の影響を受けにくくなり、通信エラーを低減することが可能になる。

0016

利用者の体を介して接地電極が接続されるグランドと第2の回路グランドとの間のインピーダンスを減少させるために、第2の回路グランドはグランド線を解して接続するようにしてもよい。また、第2の送受信器が、第2の回路グランドと接続される導電性筐体を有するようにしてもよい。さらに、第2の回路グランドは導電性のシートに接続するようにしてもよい。導電性のシートは、第1の送受信器を装着した人体が導電性のシートの上に立つことができるように配置される。いずれの構成にあっても、第2の回路グランドと利用者の体との間のインピーダンスを低減することが可能になり、利用者の体を介して第1の送受信器から第2の送受信器対して安定したデータ伝送が行えるようになる。

0017

送信するデータを利用者がチェック出来るように、第1のデータを表示するためのディスプレイを第1の送受信器に付加するようにしてもよい。また、第1の送受信器のデータメモリは、第1の送受信器から取り外し自在となるようにすることは好ましい。これにより、第1のデータを書き換えたり、別のデータが書き込まれたデータメモリを第1の送受信器に組み込んだりすることを容易に行うことが可能になる。

0018

第1の送受信器をディスクに組み込み、信号電極及び設置電極がディスク上に配置されるようにしてもよい。これにより、時計バックプレートを形成するディスクとして第1の送受信器を容易に腕時計に組み込むことが可能になる。また、リング内面に信号電極と接地電極とを備えた指輪形状に第1の送受信器をなすようにしてもよい。これにより、第1の送受信器を容易に身につけて運ぶことが可能になる。

0019

直ちに動作させるべくタッチセンサと第2のコントローラに対して常に電力を供給し、一方、電力消費を低減させるべく第2の信号検出器と第2の復調器に対しては選択的に電力を供給するように第2の送受信器を構成するようにしてもよい。第2のコントローラはタッチ信号に応答して、第2の信号検出器と第2の復調器に電力を供給する。このように、第2の信号検出器と第2の復調器は、第2のコントローラがタッチ信号を受信するまで電力を供給されないようになっている。これにより、第1の送受信器から第1のデータを受信しない非駆動状態の間、第2の送受信器における無用な電力消費を低減することが可能になる。

0020

加えて、第2のコントローラは第1のデータを取得した後、第2の信号検出器と第2の復調器の電力供給を停止する機能を備えている。さらに好ましくは、第2のコントローラは、第1の変調電圧信号を受信するために予め設定された時間を与え、予め設定された時間が経過後は第2の信号検出器と第2の復調器への電力供給を停止するように設定する。

発明を実施するための最良の形態

0021

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

0022

信号伝送経路として人体を利用したデータ伝送システムの原理図1に基づいて説明する。本システムは、人体に装着される携帯型送受信器10(以下、第1の送受信器と記載する)と、装置50に接続される送受信器30(以下、第2の送受信器と記載する)とを備えてなる。装置50は第1の送受信器10から送信されたデータに基づいて駆動制御される。

0023

第1の送受信器10は信号電極11及び接地電極12を有しており、それぞれ利用者の体に接触するように第1の送受信器10に保持される。第1の送受信器10を装着した利用者が第2の送受信器30のタッチ電極31に接触すると、信号電極11、利用者の体の一部、タッチ電極31、第2の送受信器30の内部回路、第2の送受信器30の回路グランド39、グランドG、利用者の体の別の部分、接地電極12、第1の送受信器10の内部回路という信号経路が確立される。上述した人体を介する信号経路を点線にて示す。

0024

電極11と電極12との間に印加される電圧信号は、利用者がタッチ電極31に接触したときに第2の送受信器30に伝送される。図1に示すように、第2の送受信器30の回路グランド39は、簡単のため、グランド線54を介してグランドGに接続される。しかしながら、信号経路を確立するために回路グランド39をグランドGに容量的に接続させたり、利用者の体と直接容量的に接続させたりしてもよい。

0025

図2は電池14や電池14により電力供給を受ける様々な回路を備えた第1の送受信器10を示している。上述した回路は、送信しようとするデータを蓄積するデータメモリ15と、コントローラ16と、データを変調電圧信号に変調する変調器17と、信号電極11と接地電極12との間に変調電圧信号を印加する信号送信器18などである。なお、信号電極11と接地電極12は互いに5mmから10mm程度離間して配置される。

0026

また、上述の回路はスタート信号検出器20を有している。スタート信号検出器20は、第2の送受信器30から信号電極11を介してスタート信号を検出する。スタート信号は信号電極11と回路グランド19との間で受信される。なお、回路グランド19は、接地電極12に接続されるようにしてもよい。コントローラ16及びスタート信号検出器20は常に電池14によって電力が供給されるようになっている。これにより、第2の送受信器30から送信されるスタート信号の検知をレスポンスよく行うことが可能になる。

0027

第1の送受信器10がデータ伝送を行わない非駆動状態にあっては、コントローラ16はスリープモードにある。スリープモードでは不要な待機電力消費を低減することで電池14の電流消費を少なくする。利用者がタッチ電極31に触れスタート信号が受信されると、スタート信号検出器20はコントローラ16を駆動する。コントローラ16は、データ伝送を開始すべく、データメモリ15、変調器17、信号送信器18に電池14からの電力を供給し、信号電極11と接地電極12との間に変調電圧信号を印加させる。

0028

コントローラ16は、タイマーを内蔵している。タイマーはスタート信号の検出からの時間を計測し、データ伝送が行われる予め設定された時間を計測する。予め設定された時間が経過すると、コントローラ16は、変調器17、信号送信器18、データメモリ15への電力供給を停止する。

0029

上述した電力供給を実現するために、コントローラ16は電力スイッチ21、22を備える。電力スイッチ21、22は、スタート信号検出器20の出力及びタイマーによって駆動し、変調器17、信号送信器18、データメモリ15への電力供給を選択的に行う。図2における点線は、電池からの電力供給ラインを示している。

0030

このようにして、データの送信後、コントローラ16は再びスリープモードに移行する。スリープモードにあっては、電流及びエネルギーの消費を最小限とし、新たなデータ伝送の開始を示すスタート信号の検出のために待機する。なお、タイマー以外の手段を利用してデータ伝送の終端を決定し、スリープモードに移行させるようにしてもよい。

0031

信号送信器18は、変調電圧信号を印加する際、電極間にある人体の一部の電気抵抗が変化したとしても影響されないように、信号電極11と接地電極12との間に略一定の電流を流すように設計されている。したがって、第2の送受信器30に対して信頼性の高いデータ伝送を行うことが可能になる。さらに、第1の送受信器10は、データメモリ15に蓄積されているデータを可視的に表示するディスプレイ24を備えてなる。

0032

図3に示すように、第2の送受信器30はタッチ電極31に接続される様々な回路を有している。タッチ電極31は送受信器30のハウジングの外側若しくは外面に露出している。上記の回路は、第2の送受信器30に取りつけられる装置50に設けられた電源51から電力の供給を受けている。上記の回路は回路グランド39に接続される。回路グランド39はグランドGとの接続のために装置50のグランドターミナル59に接続される。また、上記の回路はタッチセンサ32を有している。タッチセンサ32は、利用者の体がタッチ電極31に触れたときにタッチ信号を与えるようにタッチ電極31に接続されている。

0033

さらに、上述の回路は、スタート信号発生器33、信号検出器34、復調器35、コントローラ36を備えており、上記回路の駆動を制御する。スタート信号発生器33は、タッチ信号に応答してタッチ電極31にスタート信号を印加する。生成されたスタート信号は、例えば、均一なAC電圧信号である。信号検出器34は第1の送受信器10から送信される変調電圧信号を検出する。変調電圧信号は、第1の送受信器10から送信され、タッチ電極31及び回路グランド39間で受信される。このように検出された変調電圧信号は、復調器35において第1のデータとして復調される。そして、第1のデータは装置50に与えられ、そこで処理される。また、44はインターフェースであり、インターフェース44を介して第2の送受信器30は外部から電力供給を受けるとともにデータの送受信を行う。

0034

人体がタッチ電極31に接触していない非駆動状態にあっては、コントローラ36及びタッチセンサ32だけが人体の接触を検知すべく電力供給されている。タッチ電極31に人体が接触された状態にあっては、タッチセンサ32はコントローラ36にタッチ信号を与える。するとコントローラ36はスイッチ41及びスイッチ42を閉じ、スタート信号発生器33、信号検出器34、復調器35に電力を供給する。これにより、スタート信号が生成され、上記の回路が第1の送受信器からのデータを受信する状態へと移行する。

0035

コントローラ36はタイマーも備える。タイマーは、タッチ信号を受信すると計測を開始し、予め設定された時間の計測を行う。予め設定された時間は、第1の送受信器10からのデータ伝送が完全に終わると程度に設定される。設定された時間が経過すると、コントローラ36はスイッチ41、42を開き、スタート信号発生器33、信号検出器34、復調器35の電力供給を停止する。これにより、第2の送受信器30は、再び利用者がタッチ電極31に触れるまで電力消費を低減するスリープモードに移行する。図3の点線は電力供給ラインを示している。

0036

図4において、第1の送受信器10の回路は単一のチップ60に集積されている。チップ60はボタン型電池14とともにディスク61に搭載されている。信号電極11と接地電極12はディスク61の背面に配置される。ディスク61は、図5に示すように、腕時計にバックプレートとして組み込まれ、これにより電極11及び12を常に利用者の腕に接触させることができる。なお、図6に示すように、チップ60をボタン型電池14とともに指輪65の頂部に設けられた宝石形状のシェル64の内部に搭載するようにしてもよい。その際、信号電極11及び接地電極12はリング4の内壁に配置され、指輪65を装着することで電極11、12が利用者の指に接触するようになっている。同様に、第2の送受信器30の回路を、装置50に簡単に組み込んだり取りつけたりできるように、単一のチップに集積するようにしてもよい。

0037

なお、利用者の体との間に容量結合を構成させるために、信号電極11、接地電極12、タッチ電極31の少なくとも1つを誘電性素材で覆うようにしてもよい。これにより、電極と利用者の体との間に電気二重層が形成されるのを回避し、信頼性の高い伝送を行うことが可能になる。

0038

上述の説明にあって、図2図3に示す第1及び第2の送受信器の回路は、その機能が容易に分かるように示している。しかしながら実際には、コントローラ16、36を含む変調器17や復調器35といった回路は、個々に独立したハードウェアとしてではなく1つのソフトウェアとして実現される。

0039

第2の送受信器30は、回路グランド39が接続される導電性の素材からなる筐体を備えるようにしてもよい。その際、第1の送受信器10と第2の送受信器30とのデータ伝送を効率的に行うべくグランドGに強く容量結合させるために筐体の表面積を広くすることが望ましい。また、第2の送受信器30の回路グランド39をグランドGに直接接続させるために、伝導性電線接続線を用いて接続するようにしてもよい。さらに、人体と第2の送受信器30の回路グランド39との静電結合を高めるため、導電性のシートを用いてその効果を高めるようにしてもよい。導電性シートは第1の送受信器10を装着した人体が立つところに敷設される。

0040

図7は本システムの典型的な使用例であり、利用者が乗り物に乗り込む際のキーレスエントリーシステムを表している。第1の送受信器10は利用者に装着される腕時計の形状をなしている。また、2つの第2の送受信器30は、乗り物のドア80に埋め込まれ、ともにドアロック機構85に接続されている。一つの送受信器30は、ドアハンドル81を形成するタッチ電極31とともにドアを開くセンサとして利用される。他の送受信器30は、ドアロック82を形成するタッチ電極31とともにドアをロックするセンサとして利用される。2つの送受信器30の回路グランド39は、ともに乗り物の本体に接続されている。

0041

上述し構成にあって、第1の送受信器10を装着した利用者がハンドル81に接触したとき、第1の送受信器10のデータメモリ15に蓄積されているデータが、先に述べた手続により第2の送受信器30に送信される。乗り物毎に設定されるIDデータである上記データが予めドアロック機構に蓄積されている参照データと比較される。受信したデータが参照データと一致したと判断されると、ドアロック機構85はドアを解錠するように動作する。他方、利用者がアロック82に触れると、送受信器30はドアロック機構85に受信データを与える。ドアロック機構85は受信されたデータを認識すべく応答し、受信データが参照データと一致したときドアをロックするように動作する。なお、第2の受信器のコントローラ36に参照データを蓄積させ、参照データと受信したデータとを比較する機能を備えるようにしてもよい。その際、ドアロック機構85を駆動してドア80の解錠・施錠が行われるように、コントローラ36はドアロック機構85に対して解錠信号及び施錠信号を出力する。

0042

同様に、本システムを乗り物のエンジンをスタートさせるための点火システムに適用することも可能である。例えば、容易に触れることができる位置にタッチ電極を露出させるとともに、第2の送受信器30をダッシュボードの適当な位置に埋め込む。このようにして、第1の送受信器10を装着した利用者は、タッチ電極31に触れるだけで簡単にエンジンを始動させることが可能になるのである。

0043

次に、図8図9を用いて他の実施形態を説明する。本実施形態にあっては、第1の送受信器10Aと第2の送受信器30Aとが相互にデータ伝送を行う。これらの送受信器10A、30Aにあっては、第1の送受信器10Aが第2の送受信器30Aから送信されたデータを復調する復調器25を備え、第2の送受信器30Aが第2の送受信器30Aから送信するデータを変調する変調器37を備える。それ以外の点については、上述した実施形態と同じであり、同様の機能を有する回路構成については同じ番号に「A」の文字を付し、その詳細な説明は省略する。

0044

第2の送受信器30Aの変調器37は、第1の送受信器10Aに送信するためのデータに対応した変調信号を出力する。第2の送受信器30Aの信号送信器33Aは、第1の送受信器10Aにデータ伝送を行うためにタッチ電極31Aに変調された電圧信号を印加する。ここで電圧信号は、第1の送受信器10Aから第2の送受信器30Aにデータ伝送を開始する際のスタート信号としても機能する。すなわち、信号送信器33Aは上述した実施形態のスタート信号発生器33としての役割も担う。この接続において、第1の送受信器10Aの信号検出器20Aは第2の送受信器30Aから送信された変調電圧信号を検出する。すなわち、信号検出器20Aは上述した実施形態のスタート信号検出器20として機能する。

0045

この構成にあって、第1の送受信器10Aを装着した利用者が第2の送受信器のタッチ電極31Aに触れたとき、コントローラ36Aが、変調器37、信号送信器33A、復調器35A、信号検出器34Aに対して電力を供給するのに応じて、タッチセンサ32Aはタッチ信号を発生させる。

0046

最初、コントローラ36Aは装置50のデータメモリ52Aからデータを取り出す。そして、データに応じた変調電圧信号を与え、印加するように指示を与える。第2送受信器30Aからの電圧信号に応じて、第1の送受信器10Aのコントローラ16Aは、データメモリ15Aを駆動し、データメモリ15Aからのデータに対して適切な手続を実行する。さらに、コントローラ16Aは、実行された手続の結果に基づいてデータメモリ15Aのデータを更新する。その後、コントローラ16Aは変調器17A及び信号送信器18Aを駆動し、電極11A、12Aを介して第2の送受信器30Aに更新されたデータを示す変調電圧信号を送信する。送信された変調電圧信号は第2の送受信器30Aにて受信され、コントローラ36によって利用されるデータに変換される。変換されたデータは、装置50Aの動作制御に利用されたり、装置50Aに与えられ装置50Aにて処理されたりする。

0047

この方法により、半二重の方法を用いた双方向のデータ伝送が第1及び第2の送受信器10A、30A間で行われる。個々のシステムにおいて要求される使用状況に応じて、第1及び第2の送受信器10A、30Aのどちらか一方から一方向のデータ伝送を2度以上繰り返すことにより、一回以上のデータ伝送サイクルを行うようにシステムを設計するようにしてもよい。この場合、第1の送受信器10Aのデータメモリ15Aにあるデータは、第2の送受信器30Aから送信されるデータによって修正又は更新されることになる。

0048

本実施形態においても、第2の送受信器30Aと同様に第1の送受信器10Aを省電力型に設計するようにしてもよい。すなわち、変調電圧信号が第2の送受信器30Aから受信されるまでコントローラ16Aと信号検出器20Aのみに電力を供給して、第1の送受信器10Aをスリープモードにて待機させ、第1及び第2の送受信器10A、30Aの間でデータ伝送が完全になされた後、再びスリープモードに戻るようにする。つまり、データメモリ15A、変調器17A、信号送信器18A、復調器25は、第2の送受信器30Aから変調電圧信号を受信してから予め設定された時間が経過するまでスイッチ21A、22Aを閉じることによって電力が供給される。第1及び第2の送受信器10A、30Aの間でのデータ伝送は予め設定された時間内に終わるように設計される。同様に、第2の送受信器30Aは、タッチ電極31Aに人体が接触するまでコントローラ36Aとタッチセンサ32Aにのみ電力を供給するスリープモードを維持する。そして、第1及び第2の送受信器10A、30A間でデータ伝送が終わったところで再びスリープモードに移行する。このため、信号送信器33A、変調器37、信号検出器34A、復調器35Aは、タッチ電極に触れられてから予め設定された時間が経過するまでの間だけスイッチ41A、42Aが閉じられて電力が供給される。よって、もし第1の送受信器10Aを装着しない人が第2送受信器30Aのタッチ電極に触れたとしても、それぞれ電力を節約させるために、第1および第2の送受信器にある全ての回路は制限された時間だけ電力が供給されるようになっている。

0049

鉄道改札のように施設を利用した人に料金を課す自動ゲートに、第2の実施形態にて示したデータ伝送システムを適用した具体例を図10に基づき説明する。この場合、第1の送受信器10Aにあるデータは、乗車券入場許可書に関する情報である。第2の送受信器30Aは、ゲート90に埋め込まれ、ゲートにある電源に接続されている。第2の送受信器30Aの回路グランド39Aは、導電性シート94に接続される。導電性シート94上に人が立つと人体と回路グランド39Aとの間の容量結合が強くなる。なお、回路グランド39Aは簡単に大地グランドに接続するだけでもよい。第1の送受信器10Aを装着した人がゲート90の上に露出したタッチ電極31Aに触れるとすぐに第1及び第2の送受信器10A、30A間でデータ伝送が開始する。第2の送受信器30Aで受信されたデータは、その人がゲートを取り抜けることが可能であるかを調べるために処理される。この処理は、第2の送受信器30Aに設けられたコントローラ36A若しくはゲート90に設けられたゲートコントローラ91においてなされる。受信されたデータが通過可能であることを示している場合、ゲートコントローラ91はドア92が開く。

0050

同様の方法により、通常の自動チケットゲートにおいて、第1及び第2の送受信器の一方にあるデータは、他方の送受信器にあるデータに基づいて修正される。このように、本システムによって通常の乗車券や入場許可書を持たない所謂チケットレスゲートシステムを実現することが可能になり、利用者にとって至便である。

0051

上述した接続により、第1の送受信器10Aのデータは、チケットマシーンとしての第2の送受信器30Aにより対応する賃料に基づいて更新される。すなわち、第1の送受信器10Aのデータは、第2の送受信器30Aから送信されるデータによって書き換えられる。

0052

第1の送受信器10Aのデータメモリは、独立したデータ書き換え器で更新することができるように取り外し自在な構成を有している。データメモリ15Aにあるデータは利用者に確認が可能となるようにディスプレイに表示される。

0053

本システムは電子マネーを利用したキャッシュレスによる取引に好適である。この場合、第1の送受信器10Aはデータメモリに電子マネーに関するデータを蓄積する。第2の送受信器30Aは商店POS(point of sale)ターミナルにあるレジスタに設置される。第1の送受信器10Aを装着した利用者が何らかのサービスを受けてその対価を支払う場合、例えば、利用者が何か商品購入した場合について説明する。このとき、利用者がPOSターミナルのタッチ電極31Aに触れると、商品やサービスの料金を示すデータが第1の送受信器10Aのデータメモリ15Aに送信される。そして、POSターミナルに保持されているデータを更新すべく、料金の支払いに関するデータや電子マネーが第1の送受信器10Aから第2の送受信器30Aに送信される。同時に、利用者がディスプレイ24Aにより残高を確認する際に用いられる電子マネーのデータを更新するために、第1の送受信器10Aに保持されている電子マネーから商品やサービスに要した料金が差し引かれる。第1の送受信器10Aの電子マネーは、銀行等の金融機関設置される現金自動支払機に設けられた第2の送受信器30Aからのデータ伝送によって書きかえることができる。さらに、データメモリは第1の送受信器10Aに着脱自在であるため、外部に設けられた現金自動支払機にデータメモリ15Aだけを差し込むことで蓄積されている電子マネーを書きかえることが可能になる。書き換えられた電子マネーに関するデータは第1の送受信器10Aのディスプレイ24Aにより確認することが可能になる。

0054

なお、本システムを公衆電話システムに利用するようにしてもよい。すなわち、公衆電話は第2の送受信器30Aとして機能し、その受話器には人体が接触するようにタッチ電極31Aが露出して設けられるようにする。そして、第1の送受信器10Aを装着した利用者が受話器をつかむと、第1の送受信器10Aと第2の送受信器30Aとの間で通信が行われ、電話料金の支払いが行われるのである。これにより利用者は公衆電話に電話料金の投入を行うことなく電話をかけることが可能になる。

0055

なお、本発明の接触感応型のデータ伝送システムは、上述したもののみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

発明の効果

0056

以上、説明したように本発明のデータ伝送システムによれば、1回接触のデータ伝送を確実に行うことが可能になるとともに、利用者の体に装着された送受信器の電池寿命を従来のものに比して長くすることが可能になるという優れた効果を奏し得る。

図面の簡単な説明

0057

図1本発明のデータ伝送システムの概略構成図である。
図2利用者の体に装着される携帯型送受信器のブロック図である。
図3送信されたデータを利用する装置に接続された送受信器のブロック図である。
図4携帯型送受信器の概観図である。
図5腕時計に内蔵される携帯型送受信器の概観図である。
図6指輪形状をなす携帯型送受信器の概観図である。
図7乗り物のキーレスエントリーシステムに利用した場合の概略構成図である。
図8他の実施の形態に係る携帯型送受信器のブロック図である。
図9他の実施の形態に係る送受信器のブロック図である。
図10自動ゲートシステムに利用した場合の概略構成図である。

--

0058

10 第1の送受信器
11信号電極
12接地電極
14電池
15データメモリ
16コントローラ
17変調器
18信号送信器
19回路グランド
20スタート信号検出器
21 スイッチ
22 スイッチ
24ディスプレイ
25復調器
30 第2の送受信器
31タッチ電極
32タッチセンサ
33スタート信号発生器
34信号検出器
35 復調器
36 コントローラ
37 変調器
41 スイッチ
42 スイッチ
44インターフェース
50 装置
54グランド線
60チップ
61ディスク
64シェル
65指輪
80ドア
81ドアハンドル
82ドアロック
85ドアロック機構
90ゲート
91ゲートコントローラ
94 導電性シート

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