人体通信装置およびその認証方法
【課題】 人体通信端末を携帯している本人の通信意思を認証できる人体通信装置およびその認証方法を提供する。
【解決手段】 人体通信装置１０では、第１人体通信端末１１は、人に携帯され、携帯している人１３の第１生体生理情報３１を検出する第１検出手段１６を含んでいる。第２人体通信端末１２は、人体接触センサ２６と、人体接触センサ２６に触れている人の第２生体生理情報３２を検出する第２検出手段２７を含んでいる。認証手段は、第１または第２人体通信端末１１、１２に含まれ、第１および第２生体生理情報３１、３２を入手し、第１および第２生体生理情報３１、３２の相関を求め、相関に応じて、第１および第２人体通信端末１１、１２の間の通信を許可する。
【解決手段】 人体通信装置１０では、第１人体通信端末１１は、人に携帯され、携帯している人１３の第１生体生理情報３１を検出する第１検出手段１６を含んでいる。第２人体通信端末１２は、人体接触センサ２６と、人体接触センサ２６に触れている人の第２生体生理情報３２を検出する第２検出手段２７を含んでいる。認証手段は、第１または第２人体通信端末１１、１２に含まれ、第１および第２生体生理情報３１、３２を入手し、第１および第２生体生理情報３１、３２の相関を求め、相関に応じて、第１および第２人体通信端末１１、１２の間の通信を許可する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、人体通信装置およびその認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体を通信経路としてデータを送受信する人体通信には、人体通信携帯端末を携帯している人が相手方の人体通信端末に設けられている人体接触センサに触れると、人体通信携帯端末と人体通信端末の間でデータ通信を行なうものがある。
【０００３】
然しながら、人体通信携帯端末を携帯している本人が通信の意思がなくても、人体接触センサに触れている別人を介して人体通信携帯端末と人体通信端末の間でデータ通信がおこなわれてしまう場合がある。例えば、以下のような場合である。
【０００４】
人体通信携帯端末を携帯していない別人が人体接触センサに触れた場合に、人体接触センサに触れている別人を介して人体通信携帯端末と人体通信端末の間でデータ通信がおこなわれる。
【０００５】
人体通信携帯端末を携帯している別人が人体接触センサに触れた場合に、人体接触センサに触れている別人の人体通信携帯端末がパスされて、別人を介して本人の人体通信携帯端末と人体通信端末の間でデータ通信がおこなわれる。
【０００６】
人体通信携帯端末を携帯している本人が意図しないデータ通信は、セキュリティ上の問題が生じる恐れがある。
【０００７】
通常、セキュリティを確保するために、指紋パターンなどの本人認証用データを予め人体通信携帯端末に登録しておき、人体接触センサに触れている人の指紋パターンと比較して人体接触センサに触れている人が本人であるかの認証をおこなう。
【０００８】
然し、本人認証用のデータを予め人体通信携帯端末に登録しておくことは、個人情報管理面で問題が生じる恐れがある。人体通信携帯端末を紛失した場合に、本人認証用データを悪用される恐れがある。
【０００９】
従って、複数の人が共用するような人体通信携帯端末の場合は、本人認証用のデータを予め人体通信携帯端末に登録しておくことが難しくなるので、本人を認証するよりも、人体通信携帯端末を携帯している本人の通信意思を認証できる人体通信装置および認証方法が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２６６２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、人体通信端末を携帯している本人の通信意思を認証できる人体通信装置およびその認証方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一つの実施形態によれば、人体通信装置では、第１人体通信端末は、人に携帯され、前記携帯している人の第１生体生理情報を検出する第１検出手段を含んでいる。第２人体通信端末は、人体接触センサと、前記人体接触センサに触れている人の第２生体生理情報を検出する第２検出手段を含んでいる。認証手段は、前記第１または第２人体通信端末に含まれ、前記第１および第２生体生理情報を入手し、前記第１および第２生体生理情報の相関を求め、前記相関に応じて、前記第１および第２人体通信端末の間の通信を許可する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係る人体通信装置を示すブロック図。
【図２】実施例１に係る人体通信装置を説明するための図。
【図３】実施例１に係る人体通信装置の認証手順を示す図。
【図４】実施例１に係る第１および第２生体生理情報の処理フローを示す図。
【図５】実施例１に係る第１および第２生体生理情報の間に相関が無い場合を示す図。
【図６】実施例１に係る第１および第２生体生理情報の間に相関が無い場合を示す図。
【図７】実施例１に係る第１および第２生体生理情報の間に相関が無い場合を示す図。
【図８】実施例１に係る人体通信装置の別の認証手順を示す図。
【図９】実施例２に係る人体通信装置を説明するための図。
【図１０】実施例３に係る人体通信装置を説明するための図。
【図１１】実施例４に係る人体通信装置を説明するための図。
【図１２】実施例５に係る人体通信装置を説明するための図。
【図１３】実施例６に係る人体通信装置を説明するための図。
【図１４】実施例６に係る人体通信装置を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
本実施例に係る人体通信装置について図１および図２を用いて説明する。図１は本実施例の人体通信装置を示すブロック図、図２は人体通信装置を説明するための図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施例の人体通信装置１０は、人に携帯される携帯型の第１人体通信端末１１と、所定の場所に設置される据え置き型の第２人体通信端末１２で構成されている。
【００１７】
第１人体通信端末１１と第２人体通信端末１２は、第１人体通信端末１１を携帯している人１３（以後、単に携帯者１３という）が、第２人体通信端末１２に設けられている人体接触センサに触れることにより、携帯者１３を通信経路として、例えば位相変調されたアナログ信号を送受信することにより、データ通信を行なう。人体通信に用いられるアナログ信号（人体通信信号）の周波数は、略１ＭＨｚから１０ＭＨｚの間にある。
【００１８】
第１人体通信端末１１は、アナログ信号を送受信するためのアナログフロントエンド部１４と、アナログフロントエンド部１４で送受信される信号を処理する信号処理部１５と、携帯者１３の第１生体生理情報を検出するための第１センサ１６（第１検出手段）で構成されている。
【００１９】
アナログフロントエンド部１４は、アナログ信号を受信する受信部とアナログ信号を送信する送信部で構成されている。
【００２０】
受信部は、例えば携帯者１３に接触または着衣を介した静電結合でアナログ信号を受信する受信電極１７と、受信したアナログ信号を増幅する低雑音増幅器１８と、増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換して信号処理部１５に出力するアナログ・デジタル変換器（以後、ＡＤ変換器という）１９で構成されている。
【００２１】
送信部は、例えば信号処理部１５からのデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換器（以後、ＤＡ変換器という）２０と、変換されたアナログ信号を増幅する電力増幅器２１と、携帯者１３に接触または着衣を介した静電結合で増幅されたアナログ信号を送信する送信電極２２で構成されている。
【００２２】
信号処理部１５は、例えば演算処理を施すＣＰＵ２３と、演算処理結果を一時格納するＲＡＭ（Random Access Memory）２４と、演算処理手順などのプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）２５で構成されている。
【００２３】
第２人体通信端末１２は、人体の接触を検出する人体接触センサ２６と、人体接触センサ２６に内蔵される形で、人体接触センサ２６に接触している人（以後、単に人体接触者という）の第２生体生理情報を検出するための第２センサ（第２検出手段）２７を含んでいる。
【００２４】
第２人体通信端末１２は、第２センサ２７からの第２生体生理情報を処理する信号処理部２８と、第１人体通信端末１１と同様に、アナログ信号を送受信するためのアナログフロントエンド部１４と、アナログフロントエンド部１４で送受信される信号を処理する信号処理部１５を含んでいる。
【００２５】
本明細書では、第１センサ１６とは、検出した信号を増幅し、ＡＤ変換してデジタル信号としてＣＰＵ２３に出力する機能も含んでいる。第２センサ２７についても、同様である。
【００２６】
図２に示すように、第１センサ１６は、携帯者１３の第１生体生理情報３１として、例えば胸部の脈動による振動を検知するセンサであり、一定期間の連続した脈動波形を電気信号に変換する。
【００２７】
第２センサ２７は、人体接触者の第２生体生理情報３２として、接触している部位、例えば指先の脈動による光透過率の変化を検知するセンサであり、第１生体生理情報３１と同じく一定期間の連続した脈動波形を電気信号に変換する。
【００２８】
第２人体通信端末１２には、第１携帯端末１１から人体通信経路３３を介して第１生体生理情報３１を入手し、第１および第２生体生理情報３１、３２の相関を求め、第１および第２生体生理情報３１、３２に相関があるときに、第１および第２人体通信端末１１、１２の間の通信を許可する認証手段（図示せず）が設けられている。
【００２９】
認証手段は、例えば信号処理部１５により具現化される。信号処理部１５のＲＯＭ２４には、第１および第２生体生理情報３１、３２の相関を求める手順などのプログラムと、相関を求め、相関の有無を判断するのに必要な条件等が格納されている。
【００３０】
ＣＰＵ２３は、ＲＯＭ２４に格納されているプログラムに従って第１および第２生体生理情報３１、３２の相関を求める演算処理を実行する。演算結果は、ＲＡＭ２５に格納される。
【００３１】
上述した人体通信装置１０は、携帯者１３の通信意思を認証するために、携帯者１３が人体接触センサ２６に触れていること、即ち、携帯者１３と人体接触者が同一人であることを確認するように構成されている。
【００３２】
次に、携帯者１３の通信意思の認証方法について、図３を用いて説明する。図３は人体通信装置の認証手順を示す図である。
【００３３】
第１人体通信端末１１は、最初は携帯者１３が人体接触センサ２６に触れて何らかの通信信号が到来するまでの間、受信電極１７からＡＤ変換器１９までの受信部を動作させて待機状態になっている。
【００３４】
第２人体通信端末１２は、人体接触センサ２６への人体接触を検知すると、人体接触検知信号を送信する（ステップＳ１１）。
【００３５】
第１人体通信端末１１は、人体接触検知信号を受信すると、ＤＡ変換器２０から送信電極２２までの送信部を動作させて、人体接触検知信号を受信したことを示す通信応答信号を送信して（ステップＳ１２）、第１生体生理情報３１を取得する。
【００３６】
第２人体通信端末１２は、通信応答信号を受信すると、第２生体生理情報３２を取得すし、認証要求信号を送信して第１生体生理情報３１の送信を要求する（ステップＳ１３）。
【００３７】
第１人体通信端末１１は、認証要求信号を受信すると、第１生体生理情報３１を送信する（ステップＳ１４）。
【００３８】
第２人体通信端末１２は、第１生体生理情報３１を受信すると、後述する方法により第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２の相関を求め、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関があるかを判断し、相関がある場合に認証鍵をやり取りするために第２認証鍵を送信する（ステップＳ１５）。
【００３９】
第１人体通信端末１１は、第２認証鍵を受信すると、第１認証鍵を送信する（ステップＳ１６）。
【００４０】
第２人体通信端末１２は、第１認証鍵を受信すると、認証鍵のやり取りが終了し、通信許可信号を送信する（ステップＳ１７）。
【００４１】
第１人体通信端末１１が、通信許可信号を受信することにより、認証が完了する。以後第１および第２人体通信端末１１、１２の間で、携帯者１３を通信経路とした人体通信により自由にデータ通信を行なうことができる。
【００４２】
一方、第２人体通信端末１２は、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関がない場合、接続拒否通知信号を送信し、通信を中断する。その結果、第１および第２人体通信端末１１、１２の間のデータ通信を行うことができない。
【００４３】
第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２の相関は、例えば第１および第２生体生理情報３１、３２の同期点を探し出す方法で求める。これは、双方の波形の時間軸を少しずつずらしながら比較して、各サンプリングポイントでの波形のずれの大きさが全体にわたって極小になるポイント、例えば第１および第２生体生理情報３１、３２の差の自乗和が最小になるポイントを探す方法である。
【００４４】
この波形のずれの大きさに基づいて相関の有無を判定する。第１および第２生体生理情報３１、３２が完全に一致していればこの波形のずれの大きさは０となる。
【００４５】
この方法であれば、周期性のない波形あるいは周期の長い波形でも1周期分のデータを取らなくても比較的正確に波形を比較することができる。
【００４６】
第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関があれば、携帯者１３が人体接触センサ２６に触れていること、即ち、携帯者１３と人体接触者が同一人であることが確認され、携帯者１３の通信意思を認証することが可能である。
【００４７】
本明細書では、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２の相関とは必ずしも数学的に関数で表現されるものではなく、２つの波形がどれだけ類似しているかを実用上問題ないレベルで判定するための指標を意味している。
【００４８】
第１人体通信端末１１から送信する第１生体生理情報３１は、第１センサ１６で読み取ったリアルタイムデータであるが、信号波形処理遅延などを考慮すると、単純な波形比較ではうまく整合が取れない可能性がある。
【００４９】
図４は第１および第２センサ１６、２７で読み取った第１および第２生体生理情報３１、３２の処理フローを示す図である。図４に示すように、第１および第２センサ１６、２７で、同じタイミングの第１および第２生体生理情報３１、３２を取得し、波形比較の同期タイミングを探し出すことが必要である。
【００５０】
第１および第２生体生理情報３１、３２の取得開始のタイミングは、人が人体接触センサ２６に接触し、人体接触検知信号に対する通信応答信号が出されたときが望ましい。
【００５１】
第１人体通信端末１１側で取得した第１生体生理情報３１は、信号変換されて第２人体通信端末１２側に送信する処理が必要なため、第２人体通信端末１２側で取得した第２生体生理情報３２は、一時的に保管しておく必要がある。
【００５２】
第２人体通信端末１２側に第１および第２生体生理情報３１、３２が揃ったところで、波形比較を行うが、ノイズの混入や細かい部分での波形の相違が存在するため、相関出力に対して、より正確な判定を行なうために誤り訂正技術等を用いることが望ましい。
【００５３】
図５乃至図７は、第１および第２生体生理情報３１、３２の間に相関が無い場合、即ち、携帯者１３が人体接触センサ２６に触れておらず、携帯者１３と人体接触者が別人の場合を示す図で、図５および図６は人体接触者が第１人体通信端末を携帯していない場合、図７は人体接触者が第１人体通信端末を携帯している場合を示す図である。
【００５４】
図５に示すように、第１通信端末１１を携帯していない人４０（以後、単に未携帯者４０という）と携帯者１３が手を繋いだ親子連れであるとする。第２通信端末１２の側を通りかかった時、未携帯者４０がたまたま人体接触センサ２６に触れると、未携帯者４０（人体接触者４０）を介して携帯者１３に至る人体通信経路４１が形成される。
【００５５】
この場合、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関が無いので、携帯者１３の通信意思は認証されない。従って、携帯者１３の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【００５６】
図６に示すように、携帯者１３が第２通信端末１２の側に立っているときに、未携帯者４５が、第２通信端末１２と携帯者１３の間に割り込んできたとする。未携帯者４５が第２通信端末１２と携帯者１３の間をすり抜けるときに、たまたま一方の手が人体接触センサ２６に触れ、他方の手が携帯者１３に接触すると、未携帯者４５（人体接触者４５）を介して携帯者１３に至る人体通信経路４６が形成される。
【００５７】
この場合も、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関が無いので、携帯者１３の通信意思は認証されない。従って、携帯者１３の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【００５８】
図７に示すように、携帯者１３が第２通信端末１２の側に立っているときに、同じ第１通信端末１１を携帯している人５０（以後、単に携帯者５０という）が、第２通信端末１２と携帯者１３の間に割り込んできて、携帯者１３に接触しながら人体接触センサ２６に触れたとする。
【００５９】
たまたま携帯者５０の脇が閉まっており、携帯者５０の上腕から胸を経由して携帯者５０に携帯されている第１人体通信端末１１に至る通信経路が形成されず、携帯者５０（人体接触者５０）の下腕から腰部を通り抜けて携帯者１３に至る人体通信経路５１が形成される場合がある。
【００６０】
この場合も、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関が無いので、携帯者１３の通信意思は認証されない。従って、携帯者１３の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【００６１】
以上説明したように、本実施例では、第１人体通信端末１１は携帯者１３の第１生体生理情報３１を検出する第１センサ１６を含み、第２人体通信端末１２は人体接触者の第２生体生理情報３２を検出する第２センサ２７を含み、認証手段が第１および第２生体生理情報３１、３２の相関の有無をチェックしている。
【００６２】
その結果、第１および第２生体生理情報３１、３２の相関がある場合に、携帯者１３と人体接触者が同一人であると確認できるので、携帯者１３が通信意思を有する場合のみデータ通信が行われる。従って、人体通信端末を携帯している本人の通信意思を認証できる人体通信装置およびその認証方法が得られる。
【００６３】
第１人体通信端末を携帯している本人の意図しないデータ通信が防止され、セキュリティ上の問題の発生が未然に防止される。
【００６４】
ここでは、第２人体通信端末１２で第１および第２生体生理情報３１、３２の相関を求める場合について説明したが、第１人体通信端末１１で行うこともできる。図８は第１人体通信端末１１で第１および第２生体生理情報３１、３２の相関を求める場合の認証手順を示す図である。
【００６５】
図８に示すように、ステップＳ１１からステップＳ１２までは、第２人体通信端末１２で第１および第２生体生理情報３１、３２の相関を求める場合と同じである。
【００６６】
第２人体通信端末１２は、通信応答信号を受信すると、第２生体生理情報３２を取得し、取得した第２生体生理情報３２を送信する（ステップＳ２１）。
【００６７】
第１人体通信端末１１は、第２生体生理情報３２を受信すると、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２の相関を求め、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関があるかを判断し、相関がある場合に認証鍵をやり取りするために第１認証鍵を送信する（ステップＳ２２）。
【００６８】
第２人体通信端末１２は、第１認証鍵を受信すると、第２認証鍵を送信する（ステップＳ２３）。
【００６９】
第１人体通信端末１１は、第２認証鍵を受信すると、認証鍵のやり取りが終了し、通信許可信号を送信する（ステップＳ２４）。
【００７０】
第２人体通信端末１２が、通信許可信号を受信することにより、認証が完了する。以後第１および第２人体通信端末１１、１２の間で、携帯者１３を通信経路とした人体通信により自由にデータ通信を行なうことができる。
【００７１】
一方、第１人体通信端末１１は、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関がない場合、接続拒否通知信号を送信し、通信を中断する。
【実施例２】
【００７２】
本発明の実施例２に係る人体通信装置について図９を用いて説明する。図９は本実施例の人体通信装置を説明するための図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
【００７３】
本実施例が実施例１と異なる点は、第１および第２生体生理情報を人体の重心の揺らぎとしたことにある。人体は直立している間、重心が常に揺らいでいる。この揺らぎを検出できれば、第１および第２生体生理情報として利用することができる。
【００７４】
即ち、図９に示すように、本実施例の人体通信装置では、第１人体通信端末１１に、第１センサ（第１検出手段）６１として人体の揺らぎを検出する加速度センサ、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）３軸加速度センサが内蔵されている。
【００７５】
第２人体通信端末１２に、第２センサ（第２検出手段）６２として人体の重心移動軌跡を読み取るセンサマット、例えば感圧式ポジションセンサが外付けされている。
【００７６】
第１センサ６１は、携帯する向きが地面に対して一定方向にはなりえないので、重心の移動と同時に重力の方向も特定する。重力の方向が特定できたら、重力に水平な成分だけを切り出して、第１生体生理情報６３を取得する。
【００７７】
第２センサ６２は、第２人体通信端末１２が据え付けられている床に敷かれている。携帯者１３は、例えば一瞬立ち止まって人体接触センサ２６に触れるようする。この立ち止まっている間の携帯者１３の重心の揺らぎから、第１センサ６１は第１生体生理情報６３を検出し、第２センサ６２は第２生体生理情報６４を検出する。
【００７８】
この場合、第１生体生理情報６３と第２生体生理情報６４に相関が有るので、携帯者１３が人体接触センサ２６に触れていること、即ち、携帯者１３と人体接触者が同一人であることが確認され、携帯者１３の通信意思を認証することが可能である。
【００７９】
一方、図５乃至図７に示す状況においては、携帯者１３の第１生体生理情報６３と、人体接触者の第２生体生理情報に相関が無いので、携帯者１３の通信意思は認証されない。従って、携帯者１３の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【００８０】
以上説明したように、本実施例では人体の重心の揺らぎを、第１および第２生体生理情報６３、６４としている。これにより、人体の生体生理情報を検出する方法を適用するのが困難な場合、例えば第１人体通信端末が脈拍の振動が取りにくいような状態で携帯される場合にも適用できる利点が得られる。
【００８１】
また、予め加速度センサを搭載している携帯機器を第１人体通信端末としてモディファイする場合、新たに胸部の脈動による振動を検知するセンサを設ける必要がないという利点もある。
【実施例３】
【００８２】
本発明の実施例３に係る人体通信装置について図１０を用いて説明する。図１０は本実施例の人体通信装置を説明するための図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、第１人体通信端末を手首に取り付けられるタイプとしたことにある。
【００８３】
即ち、図１０に示すように、本実施例の人体通信装置では、第１人体通信端末７１は手首に取り付けられるタイプの人体通信端末である。手首の脈動を検出する第１センサ（図示せず）が第１人体通信端末７１に内蔵されている。
【００８４】
第１センサは、第１人体通信端末７１を携帯している人７２（以後単に、携帯者７２という）の脈動で第１生体生理情報７３を検出する。第１人体通信端末７１は、人体通信経路７４を介して第１生体生理情報７３を第２人体通信端末１２に送信する。
【００８５】
この場合、第１生体生理情報７３と第２生体生理情報３２に相関が有るので、携帯者７２が人体接触センサ２６に触れていること、即ち、携帯者７２と人体接触者が同一人であることが確認され、携帯者７２の通信意思を認証することが可能である。
【００８６】
一方、図５乃至図７に示す状況においては、携帯者７２の第１生体生理情報７３と、人体接触者の第２生体生理情報に相関が無いので、携帯者７２の通信意思は認証されない。従って、携帯者７２の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【００８７】
手首では動脈が人体の表面近くを通っているので、脈動の検出が確実且つ容易である。図２に示す第１人体接触端末１１では、人体への装着部位によって脈動の検出が不正確になる場合がある。
【００８８】
例えば、比較的心臓に近い胸部に装着されている場合は、胴体の脈動による振動の検出が容易であるが、腹部など脈による振動が取りにくい部位に装着されている場合、正確に脈動を検出することが難しくなる。
【００８９】
以上説明したように、本実施例では、第１人体通信端末７１を手首に装着するタイプとしている。これにより第１通信端末１１における装着部位により第１生体生理情報が取得できなくなる不具合を改善できる利点が得られる。
【００９０】
更に、第１通信端末１１に比べて、第１人体通信端末７１と人体の直接接触が容易になる、第１人体通信端末７１の装着が容易になる等の利点が得られる。
【実施例４】
【００９１】
本発明の実施例４に係る人体通信装置について図１１を用いて説明する。図１１は本実施例の人体通信装置を説明するための図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、第１センサを第１人体通信端末の外付けとしたことにある。
【００９２】
即ち、図１１に示すように、本実施例の人体通信装置では、第１人体通信端末１１に手首の脈動を検出する第１センサ８１が外付けされている。第１センサ８１は、携帯者１３の手首に装着されている。第１人体通信端末１１と第１センサ８１は、予め通信認証が与えられている（ペアリングされている）。
【００９３】
第１センサ８１は、手首での脈動で第１生体生理情報８２を検出し、人体通信経路８３を介して第１生体生理情報８２を第１人体通信端末１１に送信する。第１人体通信端末１１は、人体通信経路３３を介して第１生体生理情報８２を第２人体通信端末１２に送信する。
【００９４】
第１センサ８１は第２センサ２７の近くに設けられているので、第１センサ８１が検出する手首での第１生体生理情報８２と、第２センサ２７が検出する指先での２生体生理情報３２に混入するノイズや波形の細部の相違が低減する。その結果、第１および第２生体生理情報８２、３２の相関が高まることが期待される。
【００９５】
この場合、第１生体生理情報８２と第２生体生理情報３２に相関が有るので、携帯者１３が人体接触センサ２６に触れていること、即ち、携帯者１３と人体接触者が同一人であることが確認され、携帯者１３の通信意思を認証することが可能である。
【００９６】
一方、図５乃至図７に示す状況においては、携帯者１３の第１生体生理情報８３と、人体接触者の第２生体生理情報に相関が無いので、携帯者１３の通信意思は認証されない。従って、携帯者１３の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【００９７】
以上説明したように、本実施例では、第１センサ８１を第１人体通信端末１１の外付けとしている。その結果、第１センサ８１を、第１生体生理情報８２を検出するのに最も適した部位に装着できる利点が得られる。
【実施例５】
【００９８】
本発明の実施例５に係る人体通信装置について図１２を用いて説明する。図１２は本実施例の人体通信装置を説明するための図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、第２センサを第２人体通信端末の外付けとしたことにある。
【００９９】
即ち、図１２に示すように、本実施例の人体通信装置では、第２人体通信端末１２に手首の脈動を検出する第２センサ９１が外付けされている。第２センサ９１は、人体接触者、ここでは携帯者１３の手首に装着されている。
【０１００】
第２センサ９１は、手首での脈動から第２生体生理情報９２を検出し、人体通信経路９３を介して第２体生理情報９２を第２人体通信端末１２に送信する。
【０１０１】
第２センサ９１は、例えばアームイン式の血圧形と類似の構造で、内側が可動式の腕筒に腕を通して人体接触センサ２６に触れると、自動的に腕筒の空気袋が膨らんで手首に対してぴったりと装着されるようになっている。
【０１０２】
第２センサ９１は、第２生体生理情報９２が検出されると、自動的に腕筒の空気袋が収縮し、装着が解除されるようになっている。第２センサ９１は、着脱に時間を要するものの、自動的に着脱されるので、人体接触者がストレスを感じることは少なくて済むようになっている。
【０１０３】
第２センサ９１が検出する手首での第２生体生理情報９２は、指先で検出される第２生体生理情報より確実であり、第１および第２生体生理情報３１、９２の相関が高まることが期待される。
【０１０４】
この場合、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報９２に相関が有るので、携帯者１３が人体接触センサ２６に触れていること、即ち、携帯者１３と人体接触者が同一人であることが確認され、携帯者１３の通信意思を認証することが可能である。
【０１０５】
一方、図５乃至図７に示す状況においては、携帯者１３の第１生体生理情報３１と、人体接触者の第２生体生理情報９２に相関が無いので、携帯者１３の通信意思は認証されない。従って、携帯者１３の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【０１０６】
以上説明したように、本実施例では、第２センサ９１を第２人体通信端末１２の外付けとしている。その結果、第２生体生理情報９２を、指先より確実性の高い手首にて検出できる利点が得られる。
【実施例６】
【０１０７】
本発明の実施例６に係る人体通信装置について図１３および図１４を用いて説明する。図１３は本実施例の人体通信装置を説明するための図、図１４は人体通信装置を示すブロック図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、人体の生体生理活動により発せられる電気信号を生体生理情報としたことにある。
【０１０８】
そもそも、人体には生体生理活動により発せられる電気信号（生体生理活動電気信号という）、例えば神経活動による電気信号、血液・リンパ液の流動による人体抵抗の変化による電気信号、外部の電界あるいは電磁との相互作用の変化により発生する電気信号などが流れている。生体生理活動電気信号は、人体の活動状態に応じて異なるので、人体を識別する認証信号として利用することが可能である。
【０１０９】
図１３に示すように、生体生理活動電気信号１０１は、略１ｋＨｚから１ＭＨｚの周波数帯に分布している。一方、人体通信信号１０２は、略１ＭＨｚから１０ＭＨｚの周波数帯に分布しているので、生体生理活動電気信号１０１と人体通信信号１０２は干渉することはない。
【０１１０】
従って、生体生理活動電気信号１０１と人体通信信号１０２を含む人体電気信号から生体生理活動電気信号１０１を選択することにより、生体生理活動電気信号１０１を第１および第２生体生理情報として使用することができる。
【０１１１】
図１４に示すように、人体通信装置１１０では、第１人体通信端末１１１に、携帯者１３の人体電気信号から生体生理活動電気信号１０１を選択的するための第１検出手段１１２が設けられている。
【０１１２】
第１人体通信端末１１１では、受信電極１７で受信した人体電気信号が低雑音増幅器１８で増幅される。増幅された人体電気信号は、ＡＤ変換器１９と人体電気信号選択部１１２に入力される。
【０１１３】
人体電気信号選択部１１２では、ローパスフィルタ（選択回路）１１３は、低雑音増幅器１８で増幅された人体電気信号から生体生理活動電気信号１０１のみを通過させる。
【０１１４】
増幅器１１４は、ローパスフィルタ１１３を通過した生体生理活動電気信号１０１を増幅する。ローパスフィルタ１１３の挿入損出を補償するためである。ＡＤ変換器１１５は、増幅された生体生理活動電気信号１０１をデジタル信号に変換し、信号処理部１５のＣＰＵ２３に出力する。
【０１１５】
同様に、第２人体通信端末（図示せず）には、人体接触者の人体電気信号から生体生理活動電気信号１０１を選択するための第２検出手段が設けられている。第２検出手段の構成は、第１検出手段と同様であり、その説明は省略する。
【０１１６】
生体生理活動電気信号１０１の選択は、図３に示すフローに従い、第１および第２生体生理情報取得時に行なう。選択された生体生理活動電気信号１０１は、ＡＤ変換されて、デジタル信号としてＣＰＵ２３に取り込まれ、処理される。
【０１１７】
ここでは、第１人体通信端末１１１の第１検出手段１１２は、携帯者１３の生体生理活動電気信号１０１を選択する。第２人体通信端末の第２検出手段は、携帯者１３の生体生理活動電気信号１０１を選択する。
【０１１８】
この場合、第１生体生理情報と第２生体生理情報に相関が有るので、携帯者１３が人体接触センサ２６に触れていること、即ち、携帯者１３と人体接触者が同一人であることが確認され、携帯者１３の通信意思を認証することが可能である。
【０１１９】
一方、図５乃至図７に示す状況においては、携帯者１３の第１生体生理情報と、人体接触者の第２生体生理情報に相関が無いので、携帯者１３の通信意思は認証されない。従って、携帯者１３の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【０１２０】
なお、人体通信装置１１０では、人体から生体生理活動により発せられる生体生理活動電気信号１０１を利用するので、実施例１に示す第１センサ１６および２センサ２７は不要である。
【０１２１】
以上説明したように、本実施例では、生体生理活動電気信号１０１を第１および第２生体生理信号として利用しているので、第１および第２センサが不要である。第１検出手段１１２はアナログフロントエンド部１４や信号処理部１５などに１チップに集積して形成することができるので、第１および第２人体通信端末を簡素化、小型化することができる利点がある。
【０１２２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【０１２３】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
（付記１） 前記第２センサは前記第２人体通信端末に外付けされ、前記２センサは前記第２人体通信端末に接触している人を通信経路とする人体通信で前記第２人体通信端末に接続されている請求項２に記載の人体通信装置。
【０１２４】
（付記２） 前記第２センサは、指先を除く身体部位で前記第２生体生理情報を検出するセンサである請求項２に記載の人体通信装置。
【符号の説明】
【０１２５】
１０、１1０ 人体通信装置
１１、７１、１１１ 第１人体通信端末
１２ 第２人体通信端末
１３、５０、７２ 第１通信端末携帯者
１４ アナログフロントエンド部
１５ 信号処理部
１６、６１、８１ 第１センサ
１７ 受信電極
１８ 低雑音増幅器
１９、１１５ ＡＤ変換器
２０ ＤＡ変換器
２１ 電力増幅器
２２ 送信電極
２３ ＣＰＵ
２４ ＲＯＭ
２５ ＲＡＭ
２６ 人体接触センサ
２７、６２、９１ 第２センサ
２８ 信号処理部
３１、６３、７３、８２ 第１生体生理情報
３２、６４、９２ 第２生体生理情報
３３、４１、４６、５１、７４、８３、９３ 人体通信経路
４０、４５ 第１人体通信端末未携帯者
１０１ 生体生理活動電気信号
１０２ 人体通信信号
１１２ 第１検出手段
１１３ ローパスフィルタ
１１４ 増幅器
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、人体通信装置およびその認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体を通信経路としてデータを送受信する人体通信には、人体通信携帯端末を携帯している人が相手方の人体通信端末に設けられている人体接触センサに触れると、人体通信携帯端末と人体通信端末の間でデータ通信を行なうものがある。
【０００３】
然しながら、人体通信携帯端末を携帯している本人が通信の意思がなくても、人体接触センサに触れている別人を介して人体通信携帯端末と人体通信端末の間でデータ通信がおこなわれてしまう場合がある。例えば、以下のような場合である。
【０００４】
人体通信携帯端末を携帯していない別人が人体接触センサに触れた場合に、人体接触センサに触れている別人を介して人体通信携帯端末と人体通信端末の間でデータ通信がおこなわれる。
【０００５】
人体通信携帯端末を携帯している別人が人体接触センサに触れた場合に、人体接触センサに触れている別人の人体通信携帯端末がパスされて、別人を介して本人の人体通信携帯端末と人体通信端末の間でデータ通信がおこなわれる。
【０００６】
人体通信携帯端末を携帯している本人が意図しないデータ通信は、セキュリティ上の問題が生じる恐れがある。
【０００７】
通常、セキュリティを確保するために、指紋パターンなどの本人認証用データを予め人体通信携帯端末に登録しておき、人体接触センサに触れている人の指紋パターンと比較して人体接触センサに触れている人が本人であるかの認証をおこなう。
【０００８】
然し、本人認証用のデータを予め人体通信携帯端末に登録しておくことは、個人情報管理面で問題が生じる恐れがある。人体通信携帯端末を紛失した場合に、本人認証用データを悪用される恐れがある。
【０００９】
従って、複数の人が共用するような人体通信携帯端末の場合は、本人認証用のデータを予め人体通信携帯端末に登録しておくことが難しくなるので、本人を認証するよりも、人体通信携帯端末を携帯している本人の通信意思を認証できる人体通信装置および認証方法が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２６６２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、人体通信端末を携帯している本人の通信意思を認証できる人体通信装置およびその認証方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一つの実施形態によれば、人体通信装置では、第１人体通信端末は、人に携帯され、前記携帯している人の第１生体生理情報を検出する第１検出手段を含んでいる。第２人体通信端末は、人体接触センサと、前記人体接触センサに触れている人の第２生体生理情報を検出する第２検出手段を含んでいる。認証手段は、前記第１または第２人体通信端末に含まれ、前記第１および第２生体生理情報を入手し、前記第１および第２生体生理情報の相関を求め、前記相関に応じて、前記第１および第２人体通信端末の間の通信を許可する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係る人体通信装置を示すブロック図。
【図２】実施例１に係る人体通信装置を説明するための図。
【図３】実施例１に係る人体通信装置の認証手順を示す図。
【図４】実施例１に係る第１および第２生体生理情報の処理フローを示す図。
【図５】実施例１に係る第１および第２生体生理情報の間に相関が無い場合を示す図。
【図６】実施例１に係る第１および第２生体生理情報の間に相関が無い場合を示す図。
【図７】実施例１に係る第１および第２生体生理情報の間に相関が無い場合を示す図。
【図８】実施例１に係る人体通信装置の別の認証手順を示す図。
【図９】実施例２に係る人体通信装置を説明するための図。
【図１０】実施例３に係る人体通信装置を説明するための図。
【図１１】実施例４に係る人体通信装置を説明するための図。
【図１２】実施例５に係る人体通信装置を説明するための図。
【図１３】実施例６に係る人体通信装置を説明するための図。
【図１４】実施例６に係る人体通信装置を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
本実施例に係る人体通信装置について図１および図２を用いて説明する。図１は本実施例の人体通信装置を示すブロック図、図２は人体通信装置を説明するための図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施例の人体通信装置１０は、人に携帯される携帯型の第１人体通信端末１１と、所定の場所に設置される据え置き型の第２人体通信端末１２で構成されている。
【００１７】
第１人体通信端末１１と第２人体通信端末１２は、第１人体通信端末１１を携帯している人１３（以後、単に携帯者１３という）が、第２人体通信端末１２に設けられている人体接触センサに触れることにより、携帯者１３を通信経路として、例えば位相変調されたアナログ信号を送受信することにより、データ通信を行なう。人体通信に用いられるアナログ信号（人体通信信号）の周波数は、略１ＭＨｚから１０ＭＨｚの間にある。
【００１８】
第１人体通信端末１１は、アナログ信号を送受信するためのアナログフロントエンド部１４と、アナログフロントエンド部１４で送受信される信号を処理する信号処理部１５と、携帯者１３の第１生体生理情報を検出するための第１センサ１６（第１検出手段）で構成されている。
【００１９】
アナログフロントエンド部１４は、アナログ信号を受信する受信部とアナログ信号を送信する送信部で構成されている。
【００２０】
受信部は、例えば携帯者１３に接触または着衣を介した静電結合でアナログ信号を受信する受信電極１７と、受信したアナログ信号を増幅する低雑音増幅器１８と、増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換して信号処理部１５に出力するアナログ・デジタル変換器（以後、ＡＤ変換器という）１９で構成されている。
【００２１】
送信部は、例えば信号処理部１５からのデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換器（以後、ＤＡ変換器という）２０と、変換されたアナログ信号を増幅する電力増幅器２１と、携帯者１３に接触または着衣を介した静電結合で増幅されたアナログ信号を送信する送信電極２２で構成されている。
【００２２】
信号処理部１５は、例えば演算処理を施すＣＰＵ２３と、演算処理結果を一時格納するＲＡＭ（Random Access Memory）２４と、演算処理手順などのプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）２５で構成されている。
【００２３】
第２人体通信端末１２は、人体の接触を検出する人体接触センサ２６と、人体接触センサ２６に内蔵される形で、人体接触センサ２６に接触している人（以後、単に人体接触者という）の第２生体生理情報を検出するための第２センサ（第２検出手段）２７を含んでいる。
【００２４】
第２人体通信端末１２は、第２センサ２７からの第２生体生理情報を処理する信号処理部２８と、第１人体通信端末１１と同様に、アナログ信号を送受信するためのアナログフロントエンド部１４と、アナログフロントエンド部１４で送受信される信号を処理する信号処理部１５を含んでいる。
【００２５】
本明細書では、第１センサ１６とは、検出した信号を増幅し、ＡＤ変換してデジタル信号としてＣＰＵ２３に出力する機能も含んでいる。第２センサ２７についても、同様である。
【００２６】
図２に示すように、第１センサ１６は、携帯者１３の第１生体生理情報３１として、例えば胸部の脈動による振動を検知するセンサであり、一定期間の連続した脈動波形を電気信号に変換する。
【００２７】
第２センサ２７は、人体接触者の第２生体生理情報３２として、接触している部位、例えば指先の脈動による光透過率の変化を検知するセンサであり、第１生体生理情報３１と同じく一定期間の連続した脈動波形を電気信号に変換する。
【００２８】
第２人体通信端末１２には、第１携帯端末１１から人体通信経路３３を介して第１生体生理情報３１を入手し、第１および第２生体生理情報３１、３２の相関を求め、第１および第２生体生理情報３１、３２に相関があるときに、第１および第２人体通信端末１１、１２の間の通信を許可する認証手段（図示せず）が設けられている。
【００２９】
認証手段は、例えば信号処理部１５により具現化される。信号処理部１５のＲＯＭ２４には、第１および第２生体生理情報３１、３２の相関を求める手順などのプログラムと、相関を求め、相関の有無を判断するのに必要な条件等が格納されている。
【００３０】
ＣＰＵ２３は、ＲＯＭ２４に格納されているプログラムに従って第１および第２生体生理情報３１、３２の相関を求める演算処理を実行する。演算結果は、ＲＡＭ２５に格納される。
【００３１】
上述した人体通信装置１０は、携帯者１３の通信意思を認証するために、携帯者１３が人体接触センサ２６に触れていること、即ち、携帯者１３と人体接触者が同一人であることを確認するように構成されている。
【００３２】
次に、携帯者１３の通信意思の認証方法について、図３を用いて説明する。図３は人体通信装置の認証手順を示す図である。
【００３３】
第１人体通信端末１１は、最初は携帯者１３が人体接触センサ２６に触れて何らかの通信信号が到来するまでの間、受信電極１７からＡＤ変換器１９までの受信部を動作させて待機状態になっている。
【００３４】
第２人体通信端末１２は、人体接触センサ２６への人体接触を検知すると、人体接触検知信号を送信する（ステップＳ１１）。
【００３５】
第１人体通信端末１１は、人体接触検知信号を受信すると、ＤＡ変換器２０から送信電極２２までの送信部を動作させて、人体接触検知信号を受信したことを示す通信応答信号を送信して（ステップＳ１２）、第１生体生理情報３１を取得する。
【００３６】
第２人体通信端末１２は、通信応答信号を受信すると、第２生体生理情報３２を取得すし、認証要求信号を送信して第１生体生理情報３１の送信を要求する（ステップＳ１３）。
【００３７】
第１人体通信端末１１は、認証要求信号を受信すると、第１生体生理情報３１を送信する（ステップＳ１４）。
【００３８】
第２人体通信端末１２は、第１生体生理情報３１を受信すると、後述する方法により第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２の相関を求め、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関があるかを判断し、相関がある場合に認証鍵をやり取りするために第２認証鍵を送信する（ステップＳ１５）。
【００３９】
第１人体通信端末１１は、第２認証鍵を受信すると、第１認証鍵を送信する（ステップＳ１６）。
【００４０】
第２人体通信端末１２は、第１認証鍵を受信すると、認証鍵のやり取りが終了し、通信許可信号を送信する（ステップＳ１７）。
【００４１】
第１人体通信端末１１が、通信許可信号を受信することにより、認証が完了する。以後第１および第２人体通信端末１１、１２の間で、携帯者１３を通信経路とした人体通信により自由にデータ通信を行なうことができる。
【００４２】
一方、第２人体通信端末１２は、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関がない場合、接続拒否通知信号を送信し、通信を中断する。その結果、第１および第２人体通信端末１１、１２の間のデータ通信を行うことができない。
【００４３】
第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２の相関は、例えば第１および第２生体生理情報３１、３２の同期点を探し出す方法で求める。これは、双方の波形の時間軸を少しずつずらしながら比較して、各サンプリングポイントでの波形のずれの大きさが全体にわたって極小になるポイント、例えば第１および第２生体生理情報３１、３２の差の自乗和が最小になるポイントを探す方法である。
【００４４】
この波形のずれの大きさに基づいて相関の有無を判定する。第１および第２生体生理情報３１、３２が完全に一致していればこの波形のずれの大きさは０となる。
【００４５】
この方法であれば、周期性のない波形あるいは周期の長い波形でも1周期分のデータを取らなくても比較的正確に波形を比較することができる。
【００４６】
第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関があれば、携帯者１３が人体接触センサ２６に触れていること、即ち、携帯者１３と人体接触者が同一人であることが確認され、携帯者１３の通信意思を認証することが可能である。
【００４７】
本明細書では、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２の相関とは必ずしも数学的に関数で表現されるものではなく、２つの波形がどれだけ類似しているかを実用上問題ないレベルで判定するための指標を意味している。
【００４８】
第１人体通信端末１１から送信する第１生体生理情報３１は、第１センサ１６で読み取ったリアルタイムデータであるが、信号波形処理遅延などを考慮すると、単純な波形比較ではうまく整合が取れない可能性がある。
【００４９】
図４は第１および第２センサ１６、２７で読み取った第１および第２生体生理情報３１、３２の処理フローを示す図である。図４に示すように、第１および第２センサ１６、２７で、同じタイミングの第１および第２生体生理情報３１、３２を取得し、波形比較の同期タイミングを探し出すことが必要である。
【００５０】
第１および第２生体生理情報３１、３２の取得開始のタイミングは、人が人体接触センサ２６に接触し、人体接触検知信号に対する通信応答信号が出されたときが望ましい。
【００５１】
第１人体通信端末１１側で取得した第１生体生理情報３１は、信号変換されて第２人体通信端末１２側に送信する処理が必要なため、第２人体通信端末１２側で取得した第２生体生理情報３２は、一時的に保管しておく必要がある。
【００５２】
第２人体通信端末１２側に第１および第２生体生理情報３１、３２が揃ったところで、波形比較を行うが、ノイズの混入や細かい部分での波形の相違が存在するため、相関出力に対して、より正確な判定を行なうために誤り訂正技術等を用いることが望ましい。
【００５３】
図５乃至図７は、第１および第２生体生理情報３１、３２の間に相関が無い場合、即ち、携帯者１３が人体接触センサ２６に触れておらず、携帯者１３と人体接触者が別人の場合を示す図で、図５および図６は人体接触者が第１人体通信端末を携帯していない場合、図７は人体接触者が第１人体通信端末を携帯している場合を示す図である。
【００５４】
図５に示すように、第１通信端末１１を携帯していない人４０（以後、単に未携帯者４０という）と携帯者１３が手を繋いだ親子連れであるとする。第２通信端末１２の側を通りかかった時、未携帯者４０がたまたま人体接触センサ２６に触れると、未携帯者４０（人体接触者４０）を介して携帯者１３に至る人体通信経路４１が形成される。
【００５５】
この場合、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関が無いので、携帯者１３の通信意思は認証されない。従って、携帯者１３の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【００５６】
図６に示すように、携帯者１３が第２通信端末１２の側に立っているときに、未携帯者４５が、第２通信端末１２と携帯者１３の間に割り込んできたとする。未携帯者４５が第２通信端末１２と携帯者１３の間をすり抜けるときに、たまたま一方の手が人体接触センサ２６に触れ、他方の手が携帯者１３に接触すると、未携帯者４５（人体接触者４５）を介して携帯者１３に至る人体通信経路４６が形成される。
【００５７】
この場合も、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関が無いので、携帯者１３の通信意思は認証されない。従って、携帯者１３の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【００５８】
図７に示すように、携帯者１３が第２通信端末１２の側に立っているときに、同じ第１通信端末１１を携帯している人５０（以後、単に携帯者５０という）が、第２通信端末１２と携帯者１３の間に割り込んできて、携帯者１３に接触しながら人体接触センサ２６に触れたとする。
【００５９】
たまたま携帯者５０の脇が閉まっており、携帯者５０の上腕から胸を経由して携帯者５０に携帯されている第１人体通信端末１１に至る通信経路が形成されず、携帯者５０（人体接触者５０）の下腕から腰部を通り抜けて携帯者１３に至る人体通信経路５１が形成される場合がある。
【００６０】
この場合も、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関が無いので、携帯者１３の通信意思は認証されない。従って、携帯者１３の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【００６１】
以上説明したように、本実施例では、第１人体通信端末１１は携帯者１３の第１生体生理情報３１を検出する第１センサ１６を含み、第２人体通信端末１２は人体接触者の第２生体生理情報３２を検出する第２センサ２７を含み、認証手段が第１および第２生体生理情報３１、３２の相関の有無をチェックしている。
【００６２】
その結果、第１および第２生体生理情報３１、３２の相関がある場合に、携帯者１３と人体接触者が同一人であると確認できるので、携帯者１３が通信意思を有する場合のみデータ通信が行われる。従って、人体通信端末を携帯している本人の通信意思を認証できる人体通信装置およびその認証方法が得られる。
【００６３】
第１人体通信端末を携帯している本人の意図しないデータ通信が防止され、セキュリティ上の問題の発生が未然に防止される。
【００６４】
ここでは、第２人体通信端末１２で第１および第２生体生理情報３１、３２の相関を求める場合について説明したが、第１人体通信端末１１で行うこともできる。図８は第１人体通信端末１１で第１および第２生体生理情報３１、３２の相関を求める場合の認証手順を示す図である。
【００６５】
図８に示すように、ステップＳ１１からステップＳ１２までは、第２人体通信端末１２で第１および第２生体生理情報３１、３２の相関を求める場合と同じである。
【００６６】
第２人体通信端末１２は、通信応答信号を受信すると、第２生体生理情報３２を取得し、取得した第２生体生理情報３２を送信する（ステップＳ２１）。
【００６７】
第１人体通信端末１１は、第２生体生理情報３２を受信すると、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２の相関を求め、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関があるかを判断し、相関がある場合に認証鍵をやり取りするために第１認証鍵を送信する（ステップＳ２２）。
【００６８】
第２人体通信端末１２は、第１認証鍵を受信すると、第２認証鍵を送信する（ステップＳ２３）。
【００６９】
第１人体通信端末１１は、第２認証鍵を受信すると、認証鍵のやり取りが終了し、通信許可信号を送信する（ステップＳ２４）。
【００７０】
第２人体通信端末１２が、通信許可信号を受信することにより、認証が完了する。以後第１および第２人体通信端末１１、１２の間で、携帯者１３を通信経路とした人体通信により自由にデータ通信を行なうことができる。
【００７１】
一方、第１人体通信端末１１は、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報３２に相関がない場合、接続拒否通知信号を送信し、通信を中断する。
【実施例２】
【００７２】
本発明の実施例２に係る人体通信装置について図９を用いて説明する。図９は本実施例の人体通信装置を説明するための図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
【００７３】
本実施例が実施例１と異なる点は、第１および第２生体生理情報を人体の重心の揺らぎとしたことにある。人体は直立している間、重心が常に揺らいでいる。この揺らぎを検出できれば、第１および第２生体生理情報として利用することができる。
【００７４】
即ち、図９に示すように、本実施例の人体通信装置では、第１人体通信端末１１に、第１センサ（第１検出手段）６１として人体の揺らぎを検出する加速度センサ、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）３軸加速度センサが内蔵されている。
【００７５】
第２人体通信端末１２に、第２センサ（第２検出手段）６２として人体の重心移動軌跡を読み取るセンサマット、例えば感圧式ポジションセンサが外付けされている。
【００７６】
第１センサ６１は、携帯する向きが地面に対して一定方向にはなりえないので、重心の移動と同時に重力の方向も特定する。重力の方向が特定できたら、重力に水平な成分だけを切り出して、第１生体生理情報６３を取得する。
【００７７】
第２センサ６２は、第２人体通信端末１２が据え付けられている床に敷かれている。携帯者１３は、例えば一瞬立ち止まって人体接触センサ２６に触れるようする。この立ち止まっている間の携帯者１３の重心の揺らぎから、第１センサ６１は第１生体生理情報６３を検出し、第２センサ６２は第２生体生理情報６４を検出する。
【００７８】
この場合、第１生体生理情報６３と第２生体生理情報６４に相関が有るので、携帯者１３が人体接触センサ２６に触れていること、即ち、携帯者１３と人体接触者が同一人であることが確認され、携帯者１３の通信意思を認証することが可能である。
【００７９】
一方、図５乃至図７に示す状況においては、携帯者１３の第１生体生理情報６３と、人体接触者の第２生体生理情報に相関が無いので、携帯者１３の通信意思は認証されない。従って、携帯者１３の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【００８０】
以上説明したように、本実施例では人体の重心の揺らぎを、第１および第２生体生理情報６３、６４としている。これにより、人体の生体生理情報を検出する方法を適用するのが困難な場合、例えば第１人体通信端末が脈拍の振動が取りにくいような状態で携帯される場合にも適用できる利点が得られる。
【００８１】
また、予め加速度センサを搭載している携帯機器を第１人体通信端末としてモディファイする場合、新たに胸部の脈動による振動を検知するセンサを設ける必要がないという利点もある。
【実施例３】
【００８２】
本発明の実施例３に係る人体通信装置について図１０を用いて説明する。図１０は本実施例の人体通信装置を説明するための図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、第１人体通信端末を手首に取り付けられるタイプとしたことにある。
【００８３】
即ち、図１０に示すように、本実施例の人体通信装置では、第１人体通信端末７１は手首に取り付けられるタイプの人体通信端末である。手首の脈動を検出する第１センサ（図示せず）が第１人体通信端末７１に内蔵されている。
【００８４】
第１センサは、第１人体通信端末７１を携帯している人７２（以後単に、携帯者７２という）の脈動で第１生体生理情報７３を検出する。第１人体通信端末７１は、人体通信経路７４を介して第１生体生理情報７３を第２人体通信端末１２に送信する。
【００８５】
この場合、第１生体生理情報７３と第２生体生理情報３２に相関が有るので、携帯者７２が人体接触センサ２６に触れていること、即ち、携帯者７２と人体接触者が同一人であることが確認され、携帯者７２の通信意思を認証することが可能である。
【００８６】
一方、図５乃至図７に示す状況においては、携帯者７２の第１生体生理情報７３と、人体接触者の第２生体生理情報に相関が無いので、携帯者７２の通信意思は認証されない。従って、携帯者７２の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【００８７】
手首では動脈が人体の表面近くを通っているので、脈動の検出が確実且つ容易である。図２に示す第１人体接触端末１１では、人体への装着部位によって脈動の検出が不正確になる場合がある。
【００８８】
例えば、比較的心臓に近い胸部に装着されている場合は、胴体の脈動による振動の検出が容易であるが、腹部など脈による振動が取りにくい部位に装着されている場合、正確に脈動を検出することが難しくなる。
【００８９】
以上説明したように、本実施例では、第１人体通信端末７１を手首に装着するタイプとしている。これにより第１通信端末１１における装着部位により第１生体生理情報が取得できなくなる不具合を改善できる利点が得られる。
【００９０】
更に、第１通信端末１１に比べて、第１人体通信端末７１と人体の直接接触が容易になる、第１人体通信端末７１の装着が容易になる等の利点が得られる。
【実施例４】
【００９１】
本発明の実施例４に係る人体通信装置について図１１を用いて説明する。図１１は本実施例の人体通信装置を説明するための図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、第１センサを第１人体通信端末の外付けとしたことにある。
【００９２】
即ち、図１１に示すように、本実施例の人体通信装置では、第１人体通信端末１１に手首の脈動を検出する第１センサ８１が外付けされている。第１センサ８１は、携帯者１３の手首に装着されている。第１人体通信端末１１と第１センサ８１は、予め通信認証が与えられている（ペアリングされている）。
【００９３】
第１センサ８１は、手首での脈動で第１生体生理情報８２を検出し、人体通信経路８３を介して第１生体生理情報８２を第１人体通信端末１１に送信する。第１人体通信端末１１は、人体通信経路３３を介して第１生体生理情報８２を第２人体通信端末１２に送信する。
【００９４】
第１センサ８１は第２センサ２７の近くに設けられているので、第１センサ８１が検出する手首での第１生体生理情報８２と、第２センサ２７が検出する指先での２生体生理情報３２に混入するノイズや波形の細部の相違が低減する。その結果、第１および第２生体生理情報８２、３２の相関が高まることが期待される。
【００９５】
この場合、第１生体生理情報８２と第２生体生理情報３２に相関が有るので、携帯者１３が人体接触センサ２６に触れていること、即ち、携帯者１３と人体接触者が同一人であることが確認され、携帯者１３の通信意思を認証することが可能である。
【００９６】
一方、図５乃至図７に示す状況においては、携帯者１３の第１生体生理情報８３と、人体接触者の第２生体生理情報に相関が無いので、携帯者１３の通信意思は認証されない。従って、携帯者１３の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【００９７】
以上説明したように、本実施例では、第１センサ８１を第１人体通信端末１１の外付けとしている。その結果、第１センサ８１を、第１生体生理情報８２を検出するのに最も適した部位に装着できる利点が得られる。
【実施例５】
【００９８】
本発明の実施例５に係る人体通信装置について図１２を用いて説明する。図１２は本実施例の人体通信装置を説明するための図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、第２センサを第２人体通信端末の外付けとしたことにある。
【００９９】
即ち、図１２に示すように、本実施例の人体通信装置では、第２人体通信端末１２に手首の脈動を検出する第２センサ９１が外付けされている。第２センサ９１は、人体接触者、ここでは携帯者１３の手首に装着されている。
【０１００】
第２センサ９１は、手首での脈動から第２生体生理情報９２を検出し、人体通信経路９３を介して第２体生理情報９２を第２人体通信端末１２に送信する。
【０１０１】
第２センサ９１は、例えばアームイン式の血圧形と類似の構造で、内側が可動式の腕筒に腕を通して人体接触センサ２６に触れると、自動的に腕筒の空気袋が膨らんで手首に対してぴったりと装着されるようになっている。
【０１０２】
第２センサ９１は、第２生体生理情報９２が検出されると、自動的に腕筒の空気袋が収縮し、装着が解除されるようになっている。第２センサ９１は、着脱に時間を要するものの、自動的に着脱されるので、人体接触者がストレスを感じることは少なくて済むようになっている。
【０１０３】
第２センサ９１が検出する手首での第２生体生理情報９２は、指先で検出される第２生体生理情報より確実であり、第１および第２生体生理情報３１、９２の相関が高まることが期待される。
【０１０４】
この場合、第１生体生理情報３１と第２生体生理情報９２に相関が有るので、携帯者１３が人体接触センサ２６に触れていること、即ち、携帯者１３と人体接触者が同一人であることが確認され、携帯者１３の通信意思を認証することが可能である。
【０１０５】
一方、図５乃至図７に示す状況においては、携帯者１３の第１生体生理情報３１と、人体接触者の第２生体生理情報９２に相関が無いので、携帯者１３の通信意思は認証されない。従って、携帯者１３の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【０１０６】
以上説明したように、本実施例では、第２センサ９１を第２人体通信端末１２の外付けとしている。その結果、第２生体生理情報９２を、指先より確実性の高い手首にて検出できる利点が得られる。
【実施例６】
【０１０７】
本発明の実施例６に係る人体通信装置について図１３および図１４を用いて説明する。図１３は本実施例の人体通信装置を説明するための図、図１４は人体通信装置を示すブロック図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、人体の生体生理活動により発せられる電気信号を生体生理情報としたことにある。
【０１０８】
そもそも、人体には生体生理活動により発せられる電気信号（生体生理活動電気信号という）、例えば神経活動による電気信号、血液・リンパ液の流動による人体抵抗の変化による電気信号、外部の電界あるいは電磁との相互作用の変化により発生する電気信号などが流れている。生体生理活動電気信号は、人体の活動状態に応じて異なるので、人体を識別する認証信号として利用することが可能である。
【０１０９】
図１３に示すように、生体生理活動電気信号１０１は、略１ｋＨｚから１ＭＨｚの周波数帯に分布している。一方、人体通信信号１０２は、略１ＭＨｚから１０ＭＨｚの周波数帯に分布しているので、生体生理活動電気信号１０１と人体通信信号１０２は干渉することはない。
【０１１０】
従って、生体生理活動電気信号１０１と人体通信信号１０２を含む人体電気信号から生体生理活動電気信号１０１を選択することにより、生体生理活動電気信号１０１を第１および第２生体生理情報として使用することができる。
【０１１１】
図１４に示すように、人体通信装置１１０では、第１人体通信端末１１１に、携帯者１３の人体電気信号から生体生理活動電気信号１０１を選択的するための第１検出手段１１２が設けられている。
【０１１２】
第１人体通信端末１１１では、受信電極１７で受信した人体電気信号が低雑音増幅器１８で増幅される。増幅された人体電気信号は、ＡＤ変換器１９と人体電気信号選択部１１２に入力される。
【０１１３】
人体電気信号選択部１１２では、ローパスフィルタ（選択回路）１１３は、低雑音増幅器１８で増幅された人体電気信号から生体生理活動電気信号１０１のみを通過させる。
【０１１４】
増幅器１１４は、ローパスフィルタ１１３を通過した生体生理活動電気信号１０１を増幅する。ローパスフィルタ１１３の挿入損出を補償するためである。ＡＤ変換器１１５は、増幅された生体生理活動電気信号１０１をデジタル信号に変換し、信号処理部１５のＣＰＵ２３に出力する。
【０１１５】
同様に、第２人体通信端末（図示せず）には、人体接触者の人体電気信号から生体生理活動電気信号１０１を選択するための第２検出手段が設けられている。第２検出手段の構成は、第１検出手段と同様であり、その説明は省略する。
【０１１６】
生体生理活動電気信号１０１の選択は、図３に示すフローに従い、第１および第２生体生理情報取得時に行なう。選択された生体生理活動電気信号１０１は、ＡＤ変換されて、デジタル信号としてＣＰＵ２３に取り込まれ、処理される。
【０１１７】
ここでは、第１人体通信端末１１１の第１検出手段１１２は、携帯者１３の生体生理活動電気信号１０１を選択する。第２人体通信端末の第２検出手段は、携帯者１３の生体生理活動電気信号１０１を選択する。
【０１１８】
この場合、第１生体生理情報と第２生体生理情報に相関が有るので、携帯者１３が人体接触センサ２６に触れていること、即ち、携帯者１３と人体接触者が同一人であることが確認され、携帯者１３の通信意思を認証することが可能である。
【０１１９】
一方、図５乃至図７に示す状況においては、携帯者１３の第１生体生理情報と、人体接触者の第２生体生理情報に相関が無いので、携帯者１３の通信意思は認証されない。従って、携帯者１３の意図しないデータ通信を防止することが可能である。
【０１２０】
なお、人体通信装置１１０では、人体から生体生理活動により発せられる生体生理活動電気信号１０１を利用するので、実施例１に示す第１センサ１６および２センサ２７は不要である。
【０１２１】
以上説明したように、本実施例では、生体生理活動電気信号１０１を第１および第２生体生理信号として利用しているので、第１および第２センサが不要である。第１検出手段１１２はアナログフロントエンド部１４や信号処理部１５などに１チップに集積して形成することができるので、第１および第２人体通信端末を簡素化、小型化することができる利点がある。
【０１２２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【０１２３】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
（付記１） 前記第２センサは前記第２人体通信端末に外付けされ、前記２センサは前記第２人体通信端末に接触している人を通信経路とする人体通信で前記第２人体通信端末に接続されている請求項２に記載の人体通信装置。
【０１２４】
（付記２） 前記第２センサは、指先を除く身体部位で前記第２生体生理情報を検出するセンサである請求項２に記載の人体通信装置。
【符号の説明】
【０１２５】
１０、１1０ 人体通信装置
１１、７１、１１１ 第１人体通信端末
１２ 第２人体通信端末
１３、５０、７２ 第１通信端末携帯者
１４ アナログフロントエンド部
１５ 信号処理部
１６、６１、８１ 第１センサ
１７ 受信電極
１８ 低雑音増幅器
１９、１１５ ＡＤ変換器
２０ ＤＡ変換器
２１ 電力増幅器
２２ 送信電極
２３ ＣＰＵ
２４ ＲＯＭ
２５ ＲＡＭ
２６ 人体接触センサ
２７、６２、９１ 第２センサ
２８ 信号処理部
３１、６３、７３、８２ 第１生体生理情報
３２、６４、９２ 第２生体生理情報
３３、４１、４６、５１、７４、８３、９３ 人体通信経路
４０、４５ 第１人体通信端末未携帯者
１０１ 生体生理活動電気信号
１０２ 人体通信信号
１１２ 第１検出手段
１１３ ローパスフィルタ
１１４ 増幅器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人に携帯され、前記携帯している人の第１生体生理情報を検出する第１検出手段を含む第１人体通信端末と、
人体接触センサと、前記人体接触センサに触れている人の第２生体生理情報を検出する第２検出手段を含む第２人体通信端末と、
前記第１または第２人体通信端末に含まれ、前記第１および第２生体生理情報を入手し、前記第１および第２生体生理情報の相関を求め、前記相関に応じて、前記第１および第２人体通信端末の間の通信を許可する認証手段と、
を具備すること特徴とする人体通信装置。
【請求項２】
（実施例１〜５）
前記第１および第２生体生理情報は、人体の脈動または重心の揺らぎであり、前記第１検出手段は前記人体の脈動または重心の揺らぎを電気信号に変換する第１センサを含み、前記第２検出手段は前記人体の脈動または重心の揺らぎを電気信号に変換する第２センサを含むことを特徴とする請求項１に記載の人体通信装置。
【請求項３】
（実施例６）
前記第１および第２生体生理情報は、生体生理活動により人体から発せられる電気信号であり、前記第１および第２検出手段は前記電気信号を選択する選択回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の人体通信装置。
【請求項４】
前記第１センサは前記第１人体通信端末に外付けされ、前記第１センサは前記携帯している人を通信経路とする人体通信で前記第１人体通信端末に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の人体通信装置。
【請求項５】
人に携帯される第１人体通信端末と第２人体通信端末の間で人体通信を行なう人体通信装置において、前記第１人体通信端末を携帯している人の通信意思を認証する方法であって、
前記第１人体通信端末を携帯している人の第１生体生理情報を検出するステップと、
前記第２人体通信端末に接触している人の第２生体生理情報を検出するステップと、
前記第１および第２生体生理情報の相関を求め、前記相関に応じて、前記第１および第２人体通信端末の間の通信を許可するステップと、
を具備することを特徴とする人体通信装置の認証方法。
【請求項１】
人に携帯され、前記携帯している人の第１生体生理情報を検出する第１検出手段を含む第１人体通信端末と、
人体接触センサと、前記人体接触センサに触れている人の第２生体生理情報を検出する第２検出手段を含む第２人体通信端末と、
前記第１または第２人体通信端末に含まれ、前記第１および第２生体生理情報を入手し、前記第１および第２生体生理情報の相関を求め、前記相関に応じて、前記第１および第２人体通信端末の間の通信を許可する認証手段と、
を具備すること特徴とする人体通信装置。
【請求項２】
（実施例１〜５）
前記第１および第２生体生理情報は、人体の脈動または重心の揺らぎであり、前記第１検出手段は前記人体の脈動または重心の揺らぎを電気信号に変換する第１センサを含み、前記第２検出手段は前記人体の脈動または重心の揺らぎを電気信号に変換する第２センサを含むことを特徴とする請求項１に記載の人体通信装置。
【請求項３】
（実施例６）
前記第１および第２生体生理情報は、生体生理活動により人体から発せられる電気信号であり、前記第１および第２検出手段は前記電気信号を選択する選択回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の人体通信装置。
【請求項４】
前記第１センサは前記第１人体通信端末に外付けされ、前記第１センサは前記携帯している人を通信経路とする人体通信で前記第１人体通信端末に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の人体通信装置。
【請求項５】
人に携帯される第１人体通信端末と第２人体通信端末の間で人体通信を行なう人体通信装置において、前記第１人体通信端末を携帯している人の通信意思を認証する方法であって、
前記第１人体通信端末を携帯している人の第１生体生理情報を検出するステップと、
前記第２人体通信端末に接触している人の第２生体生理情報を検出するステップと、
前記第１および第２生体生理情報の相関を求め、前記相関に応じて、前記第１および第２人体通信端末の間の通信を許可するステップと、
を具備することを特徴とする人体通信装置の認証方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１１３３８３（Ｐ２０１２−１１３３８３Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５９７６４（Ｐ２０１０−２５９７６４）
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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