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日本千叶大学等开发成功“手腕通信”系统

2004921日至24日于日本德岛县举行的日本电子信息通信学会(信学会)2004学会大会,千叶大学、东京大学和东京理科大学发表了以人体为传导线路的通信系统测试结果(演讲序号:B-1-34)。

  3家大学开发的系统由安装在手腕上的信号发射机和设想安装到结算机或自动售货机上的信号接收机组成。通过佩带信号发射机的用户触摸配备有信号接收机的设备,信号发射机发出的信号就通过手腕和手传输到信号接收机上。这是一种通过手腕和手传导信号的系统。测试时使用的信号为10MHz的正弦波,电压为3.3V

  尽管设想的实际系统要利用手腕和手作为传导线路,但在试验中是用体模来取代手腕。通过这一系统进行了3次试验,分别是“1个电极与2个电极的情况“2个电极在手腕上分别平行摆放和垂直摆放的情况在信号发射机与接收机之间安装有空隙的导体板,改变与手腕表面间空隙大小时的情况。试验测定了各种情况下的场强分布及信号接收电压。

  在第一项试验中,使用2个电极,其中1个接地,电场不是与手腕表面呈垂直方向,而是沿手腕表面呈水平分布。因此就形成了2个电极的配置。通过第2次试验确认,2个电极的配置方向在水平情况下要比垂直时的场强更大。

  第3项试验是为了确定信号是沿手腕表面传导还是在内部进行传导。将电导体分别按插入尸体1mm的状态(-1mm)和接触状态(0mm),以及距离分别为1mm5mm10mm的状态进行了5个阶段的试验。在-1mm0mm时,几乎没有信号传输,这表明信号是在人体表面进行传导的。

  该系统设想的用途包括:房间出入时的自动门锁、POS自动记录器、自动售货机上使用的电子结算、在握手时交换迅息的娱乐消遣等。在将人体作为传导线路的通信系统方面,松下电工已经实现投产。与松下电工不同,此次使用的工作频率较高,所以适用于大容量数据通信。

  在会场上,针对你对非手表型的戒指型等其他形状以及不同佩戴位置有何看法的提问,产品发布者千叶大学大学院自然科学研究专业的藤井胜之回答说:对于利用人体的通信系统,确实还不太了解其传导原理。因此,在此次评定试验中,相对于形状与佩戴位置等最终阶段的优化问题,重点还是放在了确认传导特性方面。

2004921日から24日まで徳島県で行われている電子情報通信学会(信学会)の2004ソサイエティ大会で,千葉大学と東京大学,東京理科大学は,人体を伝送路として使う通信システムの評価結果を発表した(講演番号B-1-34)。

 3大学が開発したシステムは,腕に装着する送信機と,レジや自動販売機などに搭載することを想定した受信機で構成する。送信機を装着したユーザーが受信機を備えた機器などに触れることにより,送信機が発する信号は腕と手を伝わって受信機に達する。腕と手を経由して信号を伝えられる仕組みである。評価のために利用する信号は,10MHzの正弦波で,電圧は3.3Vである。
 実際のシステムでは腕と手を伝送路として利用することを想定しているが,実験ではファントムを腕に見立てて使用する。このシステムを使って,「電極が1個の場合と2個の場合」「2個の電極を腕に平行に並べた場合と垂直方向に並べた場合」「送信機と受信機の中間点に空隙の開いた導体板を置き,腕の表面との隙間を変化させた場合」という3種類の実験を行った。それぞれ,電界強度分布と受信電圧を測定した。

 最初の実験では,2個の電極を用いて1個をグラウンドとすることで,電界は腕の表面と垂直方向ではなく表面に沿った方向に分布する。このため,電極を2個配置する構成にした。2番目の実験を通じて,2個の電極の配置方向は,水平方向のほうが垂直方向の場合よりも電界強度が大きくなることを確認した。
 3番目の実験は,信号が腕の表面を伝わるのか,内部を伝わるのかを確かめるためのものである。導電体がファントムに1mm食い込んだ状態(−1mm)から接した状態(0mm),さらに1mm5mm10mm離した状態まで5段階の試験を行った。−1mm0mmでは,ほとんど信号が伝送しなかったことから,信号は人体の表面を伝送することが分かったという。

 同システムの想定する用途としては,入退室時のオートロックやPOSレジや自動販売機で使う電子決済,握手したときにメッセージをやりとりするアミューズメントなどの例を挙げた。人体を伝送路として使う通信システムとしては,松下電工による商品化など既に実用例がある。松下電工との違いは利用周波数が高いことから,大量のデータ通信に向くことだという。
 
 会場では「腕時計型ではなく,指輪型など別の形状や装着位置を変えた場合の評価はないのか」との質問があったが,「人体を使う通信システムは,伝送メカニズムが実はよく知られていない。このため,今回の評価試験では,形状や装着位置などの最適化よりもまずは伝送特性を確かめることに焦点を当てた」(発表者の千葉大学 大学院 自然科学研究科の藤井勝之氏)と説明した。

 

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