生体情報の通信装置、生体情報の通信方法、生体情報の通信プログラムおよび集積回路
【課題】同一生体に、同時に装着されたノードを認証し、通信ネットワークを構成する生体情報の通信装置を提供する。
【解決手段】生体の異なる位置に装着されたノードであって、ノードは装着された部位の生体情報を検出し、生体情報に基づいてノードの認証情報を生成し、他のノードへ認証情報とデータを送信する。他のノードの認証情報とデータを受信したノードは、他のノードの認証情報が受信したノードの生成する認証情報に一致するか判定し、一致すると判定した場合に、当該ノードと他のノードが同一の生体に装着されていると認証する。
【解決手段】生体の異なる位置に装着されたノードであって、ノードは装着された部位の生体情報を検出し、生体情報に基づいてノードの認証情報を生成し、他のノードへ認証情報とデータを送信する。他のノードの認証情報とデータを受信したノードは、他のノードの認証情報が受信したノードの生成する認証情報に一致するか判定し、一致すると判定した場合に、当該ノードと他のノードが同一の生体に装着されていると認証する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体に装着して生体情報を計測する装置に関し、特に複数の無線センサがネットワークを形成して生体情報を計測する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、日常生活においてユーザーの行動を制限することなく、常時生体情報を計測することで健康管理、あるいは医療診断支援などを行うシステムが注目されている。このような計測するためには、配線のわずらわしさがなく、小型で低消費電力な計測装置が求められる。
【０００３】
従来の生体情報計測装置としては、生理状態センサからのデータ収集を身体容量結合通信で行い、中継システムから外部機器に無線で送信するものがあった（例えば、特許文献１参照）。無線区間では予め決められた認証鍵を用いて認証要求および認証鍵交換をすることで安全な通信を行っていた。
【０００４】
また、生体情報計測装置を装着した生体を識別する技術としては、予め登録した指紋と一致し、第１の信号と血圧測定部から得られる第２の信号（例えば、脈波）が一致すれば登録ユーザーと判定し、血圧測定値を保存・表示・通信する技術がある（例えば、特許文献２参照）。この技術は、生体個体の認証が目的であり、予め生体の特徴（ここでは指紋）を登録する必要があった。
【０００５】
上記のように従来の生体情報計測装置は、複数の生理状態センサ、およびデータを収集する装置間のネットワーク接続は予め決められた、あるいは予め登録された構成のみであった。また、これらの装置は同一の生体に装着されることを前提として構成されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００８−５２２７０３号公報
【特許文献２】特許第３８３８１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ユーザーの行動中の様々な生体情報、例えば体温、心拍、血圧、心電、筋電、血中酸素飽和度などを計測しようとすると、それぞれの計測に適した部位に計測装置を装着する必要がある。配線のわずらわしさがなく、ユーザーの行動を制限せずに、常時生体情報を計測するために、無線通信手段を搭載した複数の生理状態センサを用いて無線ネットワークを形成し、これらの生体情報を収集するシステムが検討されている。
【０００８】
図５（ａ）において５０１は無線ネットワーク、５０２は送信ノード、５０３は受信ノード、５０４は無線ネットワークに属していない第３のノードとする。図５（ｂ）は、ノード５１０の構成例を示した図である。ノード５１０は、生体情報をセンシングする生体センサ５１１、装着された部位の動きを検出する加速度センサ５１２、ノードを人体に装着する人体装着部５１３、データ処理および制御を行うマイコン５１４、無線通信を行う無線部５１５、アンテナ５１６、電源となるコイン電池５１７と電源部５１８を備えた小型の無線ノードである。
【０００９】
ここでは各ノードは装着された部位での生体情報を計測したデータをノード間で送受信する無線ネットワーク５０１を形成している。例えば、図５（ａ）では送信ノード５０２は同一の生体に装着された受信ノード５０３にデータを送信している。
【００１０】
しかしながら、上記した従来の構成では、無線ネットワーク５０１に参加するための予め設定した認証鍵があれば、同一の生体に装着されていないノード（第３のノード５０４）もネットワークに参加できることとなる。これにより送信ノード５０２が計測した生体情報データが傍受される、あるいは、異なる生体に装着されたノードが計測した生体情報が、受信ノード５０３に送信されるなどの状況が生じる。このため、同一生体に同時に装着されたノードで計測された生体情報データであるか否かを特定できないことが考えられる。また、生体に装着する複数のノード同士を予め登録する必要があるため、ユーザーが簡単に装着できないなどという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、上記した従来の課題を解決するもので、事前の設定が不要で、同一生体に、同時に装着されたノードだけでネットワークを構成する生体情報計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の通信装置は、生体の異なる位置に装着されたノード間でデータの送受を行う通信装置であって、前記ノードは、装着された部位の生体情報を検出する生体情報検出手段と、前記生体情報に基づいて当該ノードの認証情報を生成する認証情報生成手段と、他のノードへ前記認証情報およびデータを送信し、あるいは、他のノードから他のノードの認証情報およびデータを受信する通信手段と、を備え、前記他のノードから受信した信号に含まれる前記他のノードの認証情報が受信したノードの生成する認証情報に一致するか判定し、一致すると判定した場合に、当該ノードと他のノードが同一の生体に装着されていると認証する認証手段とを備える。
【００１３】
また、前記認証コード生成手段は、前記生体情報から得られる心拍数あるいは心拍周期に基づいて、前記認証コードを生成することを特徴とする。
【００１４】
また、前記認証コード生成手段は、前記生体情報から得られる体温に基づいて、前記認証コードを生成することを特徴とする。
【００１５】
また、前記認証コード生成手段は、前記生体情報から得られる血圧に基づいて、前記認証コードを生成することを特徴とする。
【００１６】
また、前記第１のノードは、さらに前記第１の認証情報に基づいてデータを符号化する符号化手段を備え、前記第２のノードは、さらに前記第２の認証情報に基づいてデータを復号化する復号化手段を備え、前記受信信号に含まれる前記第１の認証情報に基づいて符号化されたデータを、前記第２の認証情報に基づいて復号化することを特徴とする。
【００１７】
本構成によって、測定した生体情報を認証情報として通信の許可を行うことで、事前の設定が不要で、同一生体に同時に装着されているノード間のみで通信を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、認証要求に対する鍵交換のシーケンスや事前の登録が不要となり、同一生体に同時に装着されているノード間でのみ通信が行われ、同一生体ごとにネットワーク通信範囲を限定することができる安全な生体情報計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる通信装置の構成を示すブロック図
【図２】（ａ）は本発明にかかる認証パケットの一例を示す模式図（ｂ）は本発明にかかるデータパケットの一例を示す模式図（ｃ）は本発明にかかる認証データパケットの一例を示す模式図
【図３】本発明の実施の形態３にかかる通信装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態３にかかる通信パケットの一例を示す模式図
【図５】（ａ）は本発明にかかるシステム構成の一例を示す図（ｂ）は本発明にかかるノード構成の一例を示す図
【図６】（ａ）は本発明の実施の形態１の送信ノードにかかるフロー図（ｂ）は本発明の実施の形態１の受信ノードにかかるフロー図
【図７】（ａ）は本発明の実施の形態２の送信ノードにかかるフロー図（ｂ）は本発明の実施の形態２の受信ノードにかかるフロー図
【図８】（ａ）は本発明の実施の形態３の送信ノードにかかるフロー図（ｂ）は本発明の実施の形態３の受信ノードにかかるフロー図
【図９】（ａ）は送信ノードでの生体情報の一例を示す模式図（ｂ）は受信ノードでの生体情報の一例を示す模式図（ｃ）は第３のノードでの生体情報の一例を示す模式図
【図１０】本発明の実施の形態１にかかる通信装置の他の構成を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態３にかかる通信装置の他の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における通信装置の構成を示すブロック図である。図１において１０１は送信ノード、１０２は受信ノード、１０３は生体情報検出手段、１０４は認証情報生成手段、１０５は送信手段、１０６は受信手段、１０７は認証手段である。送信ノード１０１と受信ノード１０２は生体の異なる部位に装着される。送信ノード１０１は、生体情報検出手段１０３で検出した生体情報から認証情報生成手段１０４で第１の認証情報を生成する。外部から入力される送信データと生成された第１の認証情報は、送信手段１０５から送信される。送信手段１０５は、電磁波、磁力線、光、赤外線などを用いた無線送信、あるいは有線送信、身体結合容量送信など種々の送信方法を用いて通信することができる。送信手段１０５から送信された信号は、受信ノード１０２で受信される。受信ノード１０２は、送信ノード１０１と同様に生体情報検出手段１０３で検出した生体情報から認証情報生成手段１０４で第２の認証情報を生成する。認証手段１０７は、受信手段１０６で受信した信号に含まれる第１の認証情報が第２の認証情報と同じであるか否か判定し、同じであれば同一生体に装着されたノードからの送信であると認証して、受信データを出力する。
【００２２】
図２は、送信ノード１０１と受信ノード１０２の間で通信される通信パケットの一例を示した図である。通信パケットは、プリアンブル部、ヘッダ部、データ部、ＦＣＳ（フレームチェックシーケンス：Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）部から構成される。プリアンブル部は、通信パケットの検出や同期など物理層（ＰＨＹ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ）で用いられる既知の信号パターンである。ヘッダ部は、通信パケットのパラメータを示す情報が格納され、送信パラメータや制御パラメータ、認証パラメータなどで構成される。送信パラメータは、変調方式やパケット長などの物理層（ＰＨＹ）に関するパラメータが格納される。制御パラメータは、メディアアクセス層（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｌａｙｅｒ）に関するパラメータで、宛先アドレスや送信元アドレス、パケット種別、制御コマンドなどが格納される。認証パラメータは、ネットワークへの参加認証を行うためのパラメータである。
【００２３】
データ部は、ペイロードとなるデータを格納し、ＦＣＳ部はパケットの受信誤りがあるかどうかを検出するデータ（例えば、ＣＲＣ１６符号などの誤り検出符号）（ＣＲＣ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）を格納する。
【００２４】
図２（ａ）は、認証に用いる制御パケット（認証パケット）の一例を示す図である。認証パケットは、データ部が無く、プリアンブル部、ヘッダ部、ＦＣＳ部のみで構成される。ヘッダ部の制御パラメータには、認証パケットを表すパラメータが格納され、認証に用いる認証パラメータが格納される。
【００２５】
図２（ｂ）は、データを送信するパケット（データパケット）の一例を示す図である。データパケットは、プリアンブル部、ヘッダ部、データ部、ＦＣＳ部からなり、ヘッダ部の制御パラメータには、データパケットを表すパラメータが格納され、データ部にペイロードとなるデータが格納される。
【００２６】
このようなパケットを用いて、送信ノード１０１と受信ノード１０２が通信を行う動作を図６に示すフロー図を用いて説明する。
【００２７】
図６（ａ）は、送信ノード１０１の、図６（ｂ）は、受信ノード１０２の動作フローをそれぞれ示す図である。
【００２８】
送信ノード１０１を生体に装着し、動作を開始させるとステップＳ６１０１では、初期設定を行う。続いて、ステップＳ６１０２では、生体情報検出手段１０３から生体情報を検出する。検出する生体情報としては、心拍、心電、脈拍、筋電、脳波、血中酸素飽和度、血糖、血圧、体温、姿勢、加速度など種々などがあり、必要とする生体情報の検出に適したセンサが用いられる。ここでは、例として心拍センサを用いることとする。図９は、受信ノード、送信ノードおよび第３のノードでの生体情報の強度の時間的変化を示した一例の図である。図９（ａ）は、送信ノード１０１の心拍センサから得られる心拍情報の模式図を示している。
【００２９】
ステップＳ６１０３では、生体情報検出手段１０３から得られた生体情報から認証情報を生成する。認証情報としては、同一生体の異なる部位において共通に現れる生体情報の特徴を用いる。例えば、心拍情報から波形のピーク周期を求め、この平均値を認証情報として用いればよい。あるいは、波形の形状の特徴などを用いてもよい。さらには、体温、血圧値、その時間履歴、または変動傾向なども用いることができる。図９（ａ）の例では、波形のピーク周期ｔ１を求め、数周期分の平均値を認証パラメータＴ１とする。ここで生体情報には誤差、揺らぎなどを持つため、認証パラメータとしては、所定の範囲内で量子化した値を用いることが望ましい。波形のピーク周期であれば、例えば５ｍｓｅｃ単位に量子化すればよい。あるいは、１分間の心拍数であれば、例えば、２単位に量子化すればよい。さらには、１つの特徴量だけではなく、複数の特徴量を組み合わせる（例えば、心拍周期と波形ピーク振幅値など）、あるいは、複数の生体情報を組み合わせる（例えば、心拍周期と体温変動など）とより好ましい。
【００３０】
ステップＳ６１０４では、送信ノード１０１は、認証情報を送信する。例えば、ステップＳ６１０３で生成した認証パラメータＴ１を認証パケット（図２（ａ））に格納して送信する。
【００３１】
一方、受信ノード１０２も生体に装着し、動作を開始させると、ステップＳ６２０１では、初期設定を行う。続いて、ステップＳ６２０２からＳ６２０３までは送信ノード１０１のステップＳ６１０２からＳ６１０３までと同様にして、生体情報検出手段から得られた生体情報から認証情報を生成する。図９（ｂ）は、受信ノード１０２の心拍センサから得られる心拍情報の模式図を示している。図９（ｂ）に示す例では、波形のピーク周期ｔ２を求め、数周期分の平均値を認証パラメータＴ２としている。
【００３２】
ステップＳ６２０４では、認証情報を受信したかを判定する。送信ノード１０１が送信した認証パケットを受信手段１０６が受信すれば、ステップＳ６２０５に移る。受信していなければ、ステップＳ６２０２に戻り、生体情報の検出と認証情報の生成を繰り返す。
【００３３】
ステップＳ６２０５では、認証手段１０７は、受信した認証パケットに含まれる認証パラメータが、自身の認証情報生成手段で生成した認証パラメータと同じであるか否かを判定する。送信ノード１０１から送信された認証パケットに含まれる認証パラメータＴ１と、受信ノード１０２が生成した認証パラメータＴ２が一致するかを判定する。例えば、図９（ａ）、（ｂ）の例のように、心拍周期ｔ１とｔ２は検出部位が異なっていても同一生体では、ほぼ同じ値となる。図９（ｃ）は、同一生体に装着されていない第３のノードの生体情報の模式図を示しているが、図（ａ）および図（ｂ）が有する共通の特徴が現れない。よって、これらを所定の範囲内で量子化した認証パラメータＴ１とＴ２が一致することから、受信ノード１０２は認証パラメータＴ１を送信した送信ノード１０１が同一生体に装着されていると判定し、データ受信をするためステップ６２０６に移る。認証パラメータＴ１とＴ２が一致しない場合は、認証パラメータＴ１を送信した送信ノード１０１が同一生体に装着されていないと判定し、データ受信を行わず、ステップＳ６２０２に戻り、新たな認証待ちを繰り返す。
【００３４】
送信ノード１０１は、ステップＳ６１０５でデータを送信するタイミングかどうかを判定し、送信タイミングであれば、ステップＳ６１０６に移り、データをデータパケット（図２（ｂ））に格納して送信する。ステップＳ６１０７で送信終了かを判定し、さらに、送信すべきデータがあれば、ステップＳ６１０５に戻り、動作を繰り返す。送信すべきデータがなければ、動作を終了する。
【００３５】
一方、受信ノード１０２はステップＳ６２０６でデータパケットを受信したかどうかを判定し、受信していれば、ステップＳ６２０７で受信データ処理を行う。データパケットを受信していなければ、ステップＳ６２０６に戻り、受信待ちを繰り返す。受信データ処理後、ステップＳ６２０８で受信終了かを判定し、さらに、受信すべきデータがあれば、ステップＳ６２０６に戻り、受信待ちを繰り返す。受信すべきデータがなければ、動作を終了する。
【００３６】
以上説明した動作により、本実施の形態は、認証パケット送信直前に送信ノードで検出された生体情報から生成された認証情報と、認証パケット受信直前に受信ノードで検出された生体情報から生成された認証情報とを比較する。これにより、ほぼ同時に同一生体に装着されているかどうかを判定することができる。従って、本発明を用いると、同一生体に装着されたノード間のみで安全に通信を行うことができる。
【００３７】
なお、本実施の形態１では、ノードを送信ノード１０１、受信ノード１０２に分けた図１を用いて説明した。しかし、各ノードは、送信ノードと受信ノードの両方の機能を備えた、一つのノード１１０の構成であってもよい。図１０は、本実施の形態１における送信ノードと受信ノード機能を兼ね備えたノードの例を示した図である。通信手段１１１は、送信機能と受信機能を備え、両ノード間の通信を行っている。他の符号は、図１と同じである。
【００３８】
（実施の形態２）
図２（ｃ）は、認証とデータを合わせて送信するパケット（認証データパケット）の一例を示す図である。認証データパケットは、プリアンブル部、ヘッダ部、データ部、ＦＣＳ部からなり、ヘッダ部の制御パラメータには認証データパケットを表すパラメータが格納され、認証に用いる認証パラメータが格納される。さらに、データ部にはペイロードとなるデータが格納される。
【００３９】
このようなパケットを用いて、送信ノード１０１と受信ノード１０２が、パケットごとに認証を行う動作フローを説明する（図７）。
【００４０】
図７（ａ）は、送信ノード１０１の、（ｂ）は受信ノード１０２の動作を示すフロー図を示す図である。
【００４１】
送信ノード１０１を生体に装着し、動作を開始させると、ステップＳ７１０１では、初期設定を行う。続いて、ステップＳ７１０２、ステップＳ７１０３では、生体情報検出手段１０３から生体情報を検出し、認証情報生成手段１０４で認証情報を生成する（ステップＳ６１０２、ステップＳ６１０３と同様）。ステップＳ７１０４では、データを送信するタイミングかどうかを判定し、送信タイミングであれば、ステップＳ７１０５に移り、認証情報とデータを認証データパケット（図２（ｃ））に格納して送信する。ステップＳ７１０６で送信終了かを判定し、さらに、送信すべきデータがあれば、ステップＳ７１０２に戻り、動作を繰り返す。送信すべきデータがなければ動作を終了する。
【００４２】
一方、受信ノード１０２を生体に装着し、動作を開始させると、ステップＳ７２０１では、初期設定を行う。ステップＳ７２０２、ステップＳ７２０３では、送信ノード１０１と同様に生体情報検出手段１０３から生体情報を検出し、認証情報生成手段１０４で認証情報を生成する（ステップＳ６２０２、ステップＳ６２０３と同様）。ステップＳ７２０４では、認証データパケットを受信したかを判定する。送信ノード１０１が送信した認証データパケットを受信手段１０６が受信すれば、ステップＳ７２０５に移る。受信していなければ、ステップＳ７２０２に戻り、生体情報の検出と認証情報の生成を繰り返す。
【００４３】
ステップＳ７２０５において、認証手段１０７は受信した認証データパケットに含まれる認証パラメータが、自身の認証情報生成手段で生成した認証パラメータと同じであるか否かを判定する（ステップＳ６２０５と同様）。認証パラメータが同じであると判定すれば、ステップＳ７２０６で受信データ処理を行う。認証パラメータが同じでないと判定すれば、送信ノード１０１が同一生体に装着されていないと判定し、受信データ処理を行わずにステップＳ７２０２に戻り、動作を繰り返す。受信データ処理後、ステップＳ７２０７で受信終了かを判定し、さらに、受信すべきデータがあればステップＳ７２０２に戻り動作を繰り返す。受信すべきデータがなければ、動作を終了する。
【００４４】
以上説明した動作により、本実施の形態は、データ送信ごとに、認証データパケット送信直前に送信ノードで検出された生体情報から生成された認証情報と、認証データパケット受信直前に受信ノードで検出された生体情報から生成された認証情報との比較を行う。このため、ほぼ同時に同一生体に装着されているかどうかを判定することができる。従って、本発明を用いると、送信頻度が少ない場合でも、同一生体に装着されたノード間のみで安全に通信を行うことができる。
【００４５】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３にかかる通信装置のブロック図の一例を示す図である。図１と同じ構成要素には同じ符号を用い、説明は省略する。
【００４６】
図３において、３０１は送信ノード、３０２は受信ノードである。３０３は送信データを、認証情報生成手段１０４が生成する認証情報に基づいて符号化する符号化手段である。符号化手段３０３で符号化されたデータ（符号化データ）は、送信手段１０５より送信される。復号化手段３０４は、受信手段１０６が出力する受信された符号化データを、認証情報生成手段１０４が生成する認証情報に基づいて復号化する。復号化手段３０４で復号化された受信データは、外部の装置（図示せず）へ出力される。
【００４７】
図４は、認証情報で符号化したデータを送信するパケット（認証符号化データパケット）の一例を示した図である。認証符号化データパケットは、プリアンブル部、ヘッダ部、データ部、ＦＣＳ部からなり、ヘッダ部の制御パラメータには、認証符号化データパケットを表すパラメータが格納される。データ部には、ペイロードとなるデータを認証パラメータに基づいて符号化した符号化データが格納される。
【００４８】
図８は、上記したパケットを用いて送信ノード３０１と受信ノード３０２が、パケットごとに認証を行う動作フローを説明する図である。
【００４９】
送信ノード３０１を生体に装着し、動作を開始させると、ステップＳ８１０１では、初期設定を行う。続いて、ステップＳ８１０２、ステップＳ８１０３では、生体情報検出手段１０３から生体情報を検出し、認証情報生成手段１０４で認証情報を生成する（ステップＳ６１０２、ステップＳ６１０３と同様）。ステップＳ８１０４では、データを送信するタイミングかどうかを判定し、送信タイミングであれば、ステップＳ８１０５に移り、認証情報に基づいてデータを符号化し、符号化データを生成する。
【００５０】
符号化の方法としては、例えば、認証パラメータＴ１をビット列に変換し、これをシードとする擬似乱数ビット系列を発生させ、データのビット列と排他的論理和（ＸＯＲ：Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ＯＲ）をとることでスクランブル化を行うようにしてもよい。あるいは、認証パラメータＴ１を暗号鍵として、種々の暗号方式によって暗号化を行うようにしてもよい。あるいは、認証パラメータＴ１に基づいて直交符号系列（例えば、Ｇｏｌｄ符号など）から符号を選択し、選択した符号でデータのビット列を符号拡散することで、符号多重化を行うようにしてもよい。なお、データとＦＣＳを合わせて認証情報で符号化し、符号化データは、データ部に、符号化されたＦＣＳは、ＦＣＳ部に格納するようにしてもよい。あるいは、符号化データと符号化されたＦＣＳをデータ部に格納し、データ部のＦＣＳをＦＣＳ部に格納してもよい。あるいは、ＦＣＳ部には、符号化前のデータのＦＣＳを格納してもよい。あるいは、ＦＣＳ部には、符号化データのＦＣＳを格納するようにしてもよい。いずれも受信側で認証パラメータＴ１と同じである認証パラメータＴ２があれば、復号化を行うことができ、送信されたデータを再生することができる。
【００５１】
ステップＳ８１０６にて、符号化データを認証符号化データパケット（図４）に格納して送信する。ステップＳ８１０７にて送信終了かを判定し、さらに、送信すべきデータがあれば、ステップＳ８１０２に戻り、動作を繰り返す。送信すべきデータがなければ、動作を終了する。
【００５２】
一方、受信ノード３０２を生体に装着し、動作を開始させると、ステップＳ８２０１では、初期設定を行う。続いて、ステップＳ８２０２、ステップＳ８２０３では、送信ノード３０１と同様に生体情報検出手段１０３から生体情報を検出し、認証情報生成手段１０４で認証情報を生成する（ステップＳ６２０２、ステップＳ６２０３と同様）。ステップＳ８２０４では、認証符号化データパケットを受信したかを判定する。送信ノード３０１が送信した認証符号化データパケットを受信手段１０６が受信すれば、ステップＳ８２０５に移る。受信していなければ、ステップＳ８２０２に戻り、生体情報の検出と認証情報の生成を繰り返す。
【００５３】
ステップＳ８２０５において、自身の認証情報生成手段１０４で生成した認証パラメータＴ２に基づいて、復号化手段３０４は、データ部の復号化を行う。ステップＳ８２０６で復号化が成功したかを判定する。復号化が成功すれば、送信側で符号化のシードとなった認証パラメータＴ１と受信側で復号化のシードとなった認証パラメータＴ２が同じであると判定できるので、送信ノード３０１と受信ノード３０２が同一生体に装着されていると判定される。復号化が成功すれば、ステップＳ８２０７で受信データ処理を行い、ステップＳ８２０８に移る。復号化が成功しなければ、受信データ処理は行わず、ステップＳ８２０８に移る。ステップＳ８２０８にて受信終了かを判定し、さらに、受信すべきデータがあればステップＳ８２０２に戻り、動作を繰り返す。受信すべきデータがなければ、動作を終了する。
【００５４】
以上、説明した動作により、本実施の形態において、送信ノードは、データ送信ごとに、認証符号化データパケット送信直前に送信ノードで検出された生体情報から生成された認証情報を用いてデータを符号化して送信する。そして、受信ノードは、認証符号化データパケット受信直前に、受信ノードで検出された生体情報から生成された認証情報を用いて受信信号を復号化する。これにより、認証情報自体を送信することなく、認証情報を比較するので、ほぼ同時に同一生体に装着されているかどうかを判定することができる。従って、本発明を用いると、同一生体に装着されたノード間のみで安全に通信を行うことができる。
【００５５】
なお、本実施の形態３では、ノードを送信ノード３０１、受信ノード３０２に分けた図３を用いて説明した。しかし、各ノードは、送信ノードと受信ノードの両方の機能を備えた、一つのノード３１０の構成であってもよい。図１１は、本実施の形態３における送信ノードと受信ノード機能を兼ね備えたノードの例を示した図である。通信手段１１１は、送信機能と受信機能を備え、両ノード間の通信を行っている。他の符号は、図３と同じである。
【００５６】
以上、本発明の例を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく種々変形実施可能であり、上述した各実施の形態を適宜組み合わせることが可能である。
【００５７】
なお、実施の形態にかかる各構成は、集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。これらの構成は、１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩと表現したが、回路の集積度の違いによっては、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと称呼されることもある。また、集積回路化の手法は、ＬＳＩに限られるものではなく、専用回路または汎用プロセッサで集積回路化を行ってもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＧａｔｅＡｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサー（ＲｅＣｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いてもよい。あるいは、これらの機能ブロックの演算は、例えば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを用いて演算することもできる。さらに、これらの処理ステップはプログラムとして記録媒体に記録して実行することで処理することもできる。
【００５８】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。バイオ技術の適応などが可能性としてあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、認証要求に対する鍵交換のシーケンス、事前の登録などが不要となり、同一生体に同時に装着されているノード間でのみ通信が行われ、同一生体ごとにネットワーク通信範囲を限定することができる。このため、生体に複数のノードを装着して通信を行う通信機器一般に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０１，３０１ 送信ノード
１０２，３０２ 受信ノード
１０３ 生体情報検出手段
１０４ 認証情報生成手段
１０５ 送信手段
１０６ 受信手段
１０７ 認証手段
１１０，３１０ ノード
１１１ 通信手段
３０３ 符号化手段
３０４ 復号化手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体に装着して生体情報を計測する装置に関し、特に複数の無線センサがネットワークを形成して生体情報を計測する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、日常生活においてユーザーの行動を制限することなく、常時生体情報を計測することで健康管理、あるいは医療診断支援などを行うシステムが注目されている。このような計測するためには、配線のわずらわしさがなく、小型で低消費電力な計測装置が求められる。
【０００３】
従来の生体情報計測装置としては、生理状態センサからのデータ収集を身体容量結合通信で行い、中継システムから外部機器に無線で送信するものがあった（例えば、特許文献１参照）。無線区間では予め決められた認証鍵を用いて認証要求および認証鍵交換をすることで安全な通信を行っていた。
【０００４】
また、生体情報計測装置を装着した生体を識別する技術としては、予め登録した指紋と一致し、第１の信号と血圧測定部から得られる第２の信号（例えば、脈波）が一致すれば登録ユーザーと判定し、血圧測定値を保存・表示・通信する技術がある（例えば、特許文献２参照）。この技術は、生体個体の認証が目的であり、予め生体の特徴（ここでは指紋）を登録する必要があった。
【０００５】
上記のように従来の生体情報計測装置は、複数の生理状態センサ、およびデータを収集する装置間のネットワーク接続は予め決められた、あるいは予め登録された構成のみであった。また、これらの装置は同一の生体に装着されることを前提として構成されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００８−５２２７０３号公報
【特許文献２】特許第３８３８１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ユーザーの行動中の様々な生体情報、例えば体温、心拍、血圧、心電、筋電、血中酸素飽和度などを計測しようとすると、それぞれの計測に適した部位に計測装置を装着する必要がある。配線のわずらわしさがなく、ユーザーの行動を制限せずに、常時生体情報を計測するために、無線通信手段を搭載した複数の生理状態センサを用いて無線ネットワークを形成し、これらの生体情報を収集するシステムが検討されている。
【０００８】
図５（ａ）において５０１は無線ネットワーク、５０２は送信ノード、５０３は受信ノード、５０４は無線ネットワークに属していない第３のノードとする。図５（ｂ）は、ノード５１０の構成例を示した図である。ノード５１０は、生体情報をセンシングする生体センサ５１１、装着された部位の動きを検出する加速度センサ５１２、ノードを人体に装着する人体装着部５１３、データ処理および制御を行うマイコン５１４、無線通信を行う無線部５１５、アンテナ５１６、電源となるコイン電池５１７と電源部５１８を備えた小型の無線ノードである。
【０００９】
ここでは各ノードは装着された部位での生体情報を計測したデータをノード間で送受信する無線ネットワーク５０１を形成している。例えば、図５（ａ）では送信ノード５０２は同一の生体に装着された受信ノード５０３にデータを送信している。
【００１０】
しかしながら、上記した従来の構成では、無線ネットワーク５０１に参加するための予め設定した認証鍵があれば、同一の生体に装着されていないノード（第３のノード５０４）もネットワークに参加できることとなる。これにより送信ノード５０２が計測した生体情報データが傍受される、あるいは、異なる生体に装着されたノードが計測した生体情報が、受信ノード５０３に送信されるなどの状況が生じる。このため、同一生体に同時に装着されたノードで計測された生体情報データであるか否かを特定できないことが考えられる。また、生体に装着する複数のノード同士を予め登録する必要があるため、ユーザーが簡単に装着できないなどという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、上記した従来の課題を解決するもので、事前の設定が不要で、同一生体に、同時に装着されたノードだけでネットワークを構成する生体情報計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の通信装置は、生体の異なる位置に装着されたノード間でデータの送受を行う通信装置であって、前記ノードは、装着された部位の生体情報を検出する生体情報検出手段と、前記生体情報に基づいて当該ノードの認証情報を生成する認証情報生成手段と、他のノードへ前記認証情報およびデータを送信し、あるいは、他のノードから他のノードの認証情報およびデータを受信する通信手段と、を備え、前記他のノードから受信した信号に含まれる前記他のノードの認証情報が受信したノードの生成する認証情報に一致するか判定し、一致すると判定した場合に、当該ノードと他のノードが同一の生体に装着されていると認証する認証手段とを備える。
【００１３】
また、前記認証コード生成手段は、前記生体情報から得られる心拍数あるいは心拍周期に基づいて、前記認証コードを生成することを特徴とする。
【００１４】
また、前記認証コード生成手段は、前記生体情報から得られる体温に基づいて、前記認証コードを生成することを特徴とする。
【００１５】
また、前記認証コード生成手段は、前記生体情報から得られる血圧に基づいて、前記認証コードを生成することを特徴とする。
【００１６】
また、前記第１のノードは、さらに前記第１の認証情報に基づいてデータを符号化する符号化手段を備え、前記第２のノードは、さらに前記第２の認証情報に基づいてデータを復号化する復号化手段を備え、前記受信信号に含まれる前記第１の認証情報に基づいて符号化されたデータを、前記第２の認証情報に基づいて復号化することを特徴とする。
【００１７】
本構成によって、測定した生体情報を認証情報として通信の許可を行うことで、事前の設定が不要で、同一生体に同時に装着されているノード間のみで通信を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、認証要求に対する鍵交換のシーケンスや事前の登録が不要となり、同一生体に同時に装着されているノード間でのみ通信が行われ、同一生体ごとにネットワーク通信範囲を限定することができる安全な生体情報計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる通信装置の構成を示すブロック図
【図２】（ａ）は本発明にかかる認証パケットの一例を示す模式図（ｂ）は本発明にかかるデータパケットの一例を示す模式図（ｃ）は本発明にかかる認証データパケットの一例を示す模式図
【図３】本発明の実施の形態３にかかる通信装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態３にかかる通信パケットの一例を示す模式図
【図５】（ａ）は本発明にかかるシステム構成の一例を示す図（ｂ）は本発明にかかるノード構成の一例を示す図
【図６】（ａ）は本発明の実施の形態１の送信ノードにかかるフロー図（ｂ）は本発明の実施の形態１の受信ノードにかかるフロー図
【図７】（ａ）は本発明の実施の形態２の送信ノードにかかるフロー図（ｂ）は本発明の実施の形態２の受信ノードにかかるフロー図
【図８】（ａ）は本発明の実施の形態３の送信ノードにかかるフロー図（ｂ）は本発明の実施の形態３の受信ノードにかかるフロー図
【図９】（ａ）は送信ノードでの生体情報の一例を示す模式図（ｂ）は受信ノードでの生体情報の一例を示す模式図（ｃ）は第３のノードでの生体情報の一例を示す模式図
【図１０】本発明の実施の形態１にかかる通信装置の他の構成を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態３にかかる通信装置の他の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における通信装置の構成を示すブロック図である。図１において１０１は送信ノード、１０２は受信ノード、１０３は生体情報検出手段、１０４は認証情報生成手段、１０５は送信手段、１０６は受信手段、１０７は認証手段である。送信ノード１０１と受信ノード１０２は生体の異なる部位に装着される。送信ノード１０１は、生体情報検出手段１０３で検出した生体情報から認証情報生成手段１０４で第１の認証情報を生成する。外部から入力される送信データと生成された第１の認証情報は、送信手段１０５から送信される。送信手段１０５は、電磁波、磁力線、光、赤外線などを用いた無線送信、あるいは有線送信、身体結合容量送信など種々の送信方法を用いて通信することができる。送信手段１０５から送信された信号は、受信ノード１０２で受信される。受信ノード１０２は、送信ノード１０１と同様に生体情報検出手段１０３で検出した生体情報から認証情報生成手段１０４で第２の認証情報を生成する。認証手段１０７は、受信手段１０６で受信した信号に含まれる第１の認証情報が第２の認証情報と同じであるか否か判定し、同じであれば同一生体に装着されたノードからの送信であると認証して、受信データを出力する。
【００２２】
図２は、送信ノード１０１と受信ノード１０２の間で通信される通信パケットの一例を示した図である。通信パケットは、プリアンブル部、ヘッダ部、データ部、ＦＣＳ（フレームチェックシーケンス：Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）部から構成される。プリアンブル部は、通信パケットの検出や同期など物理層（ＰＨＹ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ）で用いられる既知の信号パターンである。ヘッダ部は、通信パケットのパラメータを示す情報が格納され、送信パラメータや制御パラメータ、認証パラメータなどで構成される。送信パラメータは、変調方式やパケット長などの物理層（ＰＨＹ）に関するパラメータが格納される。制御パラメータは、メディアアクセス層（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｌａｙｅｒ）に関するパラメータで、宛先アドレスや送信元アドレス、パケット種別、制御コマンドなどが格納される。認証パラメータは、ネットワークへの参加認証を行うためのパラメータである。
【００２３】
データ部は、ペイロードとなるデータを格納し、ＦＣＳ部はパケットの受信誤りがあるかどうかを検出するデータ（例えば、ＣＲＣ１６符号などの誤り検出符号）（ＣＲＣ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）を格納する。
【００２４】
図２（ａ）は、認証に用いる制御パケット（認証パケット）の一例を示す図である。認証パケットは、データ部が無く、プリアンブル部、ヘッダ部、ＦＣＳ部のみで構成される。ヘッダ部の制御パラメータには、認証パケットを表すパラメータが格納され、認証に用いる認証パラメータが格納される。
【００２５】
図２（ｂ）は、データを送信するパケット（データパケット）の一例を示す図である。データパケットは、プリアンブル部、ヘッダ部、データ部、ＦＣＳ部からなり、ヘッダ部の制御パラメータには、データパケットを表すパラメータが格納され、データ部にペイロードとなるデータが格納される。
【００２６】
このようなパケットを用いて、送信ノード１０１と受信ノード１０２が通信を行う動作を図６に示すフロー図を用いて説明する。
【００２７】
図６（ａ）は、送信ノード１０１の、図６（ｂ）は、受信ノード１０２の動作フローをそれぞれ示す図である。
【００２８】
送信ノード１０１を生体に装着し、動作を開始させるとステップＳ６１０１では、初期設定を行う。続いて、ステップＳ６１０２では、生体情報検出手段１０３から生体情報を検出する。検出する生体情報としては、心拍、心電、脈拍、筋電、脳波、血中酸素飽和度、血糖、血圧、体温、姿勢、加速度など種々などがあり、必要とする生体情報の検出に適したセンサが用いられる。ここでは、例として心拍センサを用いることとする。図９は、受信ノード、送信ノードおよび第３のノードでの生体情報の強度の時間的変化を示した一例の図である。図９（ａ）は、送信ノード１０１の心拍センサから得られる心拍情報の模式図を示している。
【００２９】
ステップＳ６１０３では、生体情報検出手段１０３から得られた生体情報から認証情報を生成する。認証情報としては、同一生体の異なる部位において共通に現れる生体情報の特徴を用いる。例えば、心拍情報から波形のピーク周期を求め、この平均値を認証情報として用いればよい。あるいは、波形の形状の特徴などを用いてもよい。さらには、体温、血圧値、その時間履歴、または変動傾向なども用いることができる。図９（ａ）の例では、波形のピーク周期ｔ１を求め、数周期分の平均値を認証パラメータＴ１とする。ここで生体情報には誤差、揺らぎなどを持つため、認証パラメータとしては、所定の範囲内で量子化した値を用いることが望ましい。波形のピーク周期であれば、例えば５ｍｓｅｃ単位に量子化すればよい。あるいは、１分間の心拍数であれば、例えば、２単位に量子化すればよい。さらには、１つの特徴量だけではなく、複数の特徴量を組み合わせる（例えば、心拍周期と波形ピーク振幅値など）、あるいは、複数の生体情報を組み合わせる（例えば、心拍周期と体温変動など）とより好ましい。
【００３０】
ステップＳ６１０４では、送信ノード１０１は、認証情報を送信する。例えば、ステップＳ６１０３で生成した認証パラメータＴ１を認証パケット（図２（ａ））に格納して送信する。
【００３１】
一方、受信ノード１０２も生体に装着し、動作を開始させると、ステップＳ６２０１では、初期設定を行う。続いて、ステップＳ６２０２からＳ６２０３までは送信ノード１０１のステップＳ６１０２からＳ６１０３までと同様にして、生体情報検出手段から得られた生体情報から認証情報を生成する。図９（ｂ）は、受信ノード１０２の心拍センサから得られる心拍情報の模式図を示している。図９（ｂ）に示す例では、波形のピーク周期ｔ２を求め、数周期分の平均値を認証パラメータＴ２としている。
【００３２】
ステップＳ６２０４では、認証情報を受信したかを判定する。送信ノード１０１が送信した認証パケットを受信手段１０６が受信すれば、ステップＳ６２０５に移る。受信していなければ、ステップＳ６２０２に戻り、生体情報の検出と認証情報の生成を繰り返す。
【００３３】
ステップＳ６２０５では、認証手段１０７は、受信した認証パケットに含まれる認証パラメータが、自身の認証情報生成手段で生成した認証パラメータと同じであるか否かを判定する。送信ノード１０１から送信された認証パケットに含まれる認証パラメータＴ１と、受信ノード１０２が生成した認証パラメータＴ２が一致するかを判定する。例えば、図９（ａ）、（ｂ）の例のように、心拍周期ｔ１とｔ２は検出部位が異なっていても同一生体では、ほぼ同じ値となる。図９（ｃ）は、同一生体に装着されていない第３のノードの生体情報の模式図を示しているが、図（ａ）および図（ｂ）が有する共通の特徴が現れない。よって、これらを所定の範囲内で量子化した認証パラメータＴ１とＴ２が一致することから、受信ノード１０２は認証パラメータＴ１を送信した送信ノード１０１が同一生体に装着されていると判定し、データ受信をするためステップ６２０６に移る。認証パラメータＴ１とＴ２が一致しない場合は、認証パラメータＴ１を送信した送信ノード１０１が同一生体に装着されていないと判定し、データ受信を行わず、ステップＳ６２０２に戻り、新たな認証待ちを繰り返す。
【００３４】
送信ノード１０１は、ステップＳ６１０５でデータを送信するタイミングかどうかを判定し、送信タイミングであれば、ステップＳ６１０６に移り、データをデータパケット（図２（ｂ））に格納して送信する。ステップＳ６１０７で送信終了かを判定し、さらに、送信すべきデータがあれば、ステップＳ６１０５に戻り、動作を繰り返す。送信すべきデータがなければ、動作を終了する。
【００３５】
一方、受信ノード１０２はステップＳ６２０６でデータパケットを受信したかどうかを判定し、受信していれば、ステップＳ６２０７で受信データ処理を行う。データパケットを受信していなければ、ステップＳ６２０６に戻り、受信待ちを繰り返す。受信データ処理後、ステップＳ６２０８で受信終了かを判定し、さらに、受信すべきデータがあれば、ステップＳ６２０６に戻り、受信待ちを繰り返す。受信すべきデータがなければ、動作を終了する。
【００３６】
以上説明した動作により、本実施の形態は、認証パケット送信直前に送信ノードで検出された生体情報から生成された認証情報と、認証パケット受信直前に受信ノードで検出された生体情報から生成された認証情報とを比較する。これにより、ほぼ同時に同一生体に装着されているかどうかを判定することができる。従って、本発明を用いると、同一生体に装着されたノード間のみで安全に通信を行うことができる。
【００３７】
なお、本実施の形態１では、ノードを送信ノード１０１、受信ノード１０２に分けた図１を用いて説明した。しかし、各ノードは、送信ノードと受信ノードの両方の機能を備えた、一つのノード１１０の構成であってもよい。図１０は、本実施の形態１における送信ノードと受信ノード機能を兼ね備えたノードの例を示した図である。通信手段１１１は、送信機能と受信機能を備え、両ノード間の通信を行っている。他の符号は、図１と同じである。
【００３８】
（実施の形態２）
図２（ｃ）は、認証とデータを合わせて送信するパケット（認証データパケット）の一例を示す図である。認証データパケットは、プリアンブル部、ヘッダ部、データ部、ＦＣＳ部からなり、ヘッダ部の制御パラメータには認証データパケットを表すパラメータが格納され、認証に用いる認証パラメータが格納される。さらに、データ部にはペイロードとなるデータが格納される。
【００３９】
このようなパケットを用いて、送信ノード１０１と受信ノード１０２が、パケットごとに認証を行う動作フローを説明する（図７）。
【００４０】
図７（ａ）は、送信ノード１０１の、（ｂ）は受信ノード１０２の動作を示すフロー図を示す図である。
【００４１】
送信ノード１０１を生体に装着し、動作を開始させると、ステップＳ７１０１では、初期設定を行う。続いて、ステップＳ７１０２、ステップＳ７１０３では、生体情報検出手段１０３から生体情報を検出し、認証情報生成手段１０４で認証情報を生成する（ステップＳ６１０２、ステップＳ６１０３と同様）。ステップＳ７１０４では、データを送信するタイミングかどうかを判定し、送信タイミングであれば、ステップＳ７１０５に移り、認証情報とデータを認証データパケット（図２（ｃ））に格納して送信する。ステップＳ７１０６で送信終了かを判定し、さらに、送信すべきデータがあれば、ステップＳ７１０２に戻り、動作を繰り返す。送信すべきデータがなければ動作を終了する。
【００４２】
一方、受信ノード１０２を生体に装着し、動作を開始させると、ステップＳ７２０１では、初期設定を行う。ステップＳ７２０２、ステップＳ７２０３では、送信ノード１０１と同様に生体情報検出手段１０３から生体情報を検出し、認証情報生成手段１０４で認証情報を生成する（ステップＳ６２０２、ステップＳ６２０３と同様）。ステップＳ７２０４では、認証データパケットを受信したかを判定する。送信ノード１０１が送信した認証データパケットを受信手段１０６が受信すれば、ステップＳ７２０５に移る。受信していなければ、ステップＳ７２０２に戻り、生体情報の検出と認証情報の生成を繰り返す。
【００４３】
ステップＳ７２０５において、認証手段１０７は受信した認証データパケットに含まれる認証パラメータが、自身の認証情報生成手段で生成した認証パラメータと同じであるか否かを判定する（ステップＳ６２０５と同様）。認証パラメータが同じであると判定すれば、ステップＳ７２０６で受信データ処理を行う。認証パラメータが同じでないと判定すれば、送信ノード１０１が同一生体に装着されていないと判定し、受信データ処理を行わずにステップＳ７２０２に戻り、動作を繰り返す。受信データ処理後、ステップＳ７２０７で受信終了かを判定し、さらに、受信すべきデータがあればステップＳ７２０２に戻り動作を繰り返す。受信すべきデータがなければ、動作を終了する。
【００４４】
以上説明した動作により、本実施の形態は、データ送信ごとに、認証データパケット送信直前に送信ノードで検出された生体情報から生成された認証情報と、認証データパケット受信直前に受信ノードで検出された生体情報から生成された認証情報との比較を行う。このため、ほぼ同時に同一生体に装着されているかどうかを判定することができる。従って、本発明を用いると、送信頻度が少ない場合でも、同一生体に装着されたノード間のみで安全に通信を行うことができる。
【００４５】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３にかかる通信装置のブロック図の一例を示す図である。図１と同じ構成要素には同じ符号を用い、説明は省略する。
【００４６】
図３において、３０１は送信ノード、３０２は受信ノードである。３０３は送信データを、認証情報生成手段１０４が生成する認証情報に基づいて符号化する符号化手段である。符号化手段３０３で符号化されたデータ（符号化データ）は、送信手段１０５より送信される。復号化手段３０４は、受信手段１０６が出力する受信された符号化データを、認証情報生成手段１０４が生成する認証情報に基づいて復号化する。復号化手段３０４で復号化された受信データは、外部の装置（図示せず）へ出力される。
【００４７】
図４は、認証情報で符号化したデータを送信するパケット（認証符号化データパケット）の一例を示した図である。認証符号化データパケットは、プリアンブル部、ヘッダ部、データ部、ＦＣＳ部からなり、ヘッダ部の制御パラメータには、認証符号化データパケットを表すパラメータが格納される。データ部には、ペイロードとなるデータを認証パラメータに基づいて符号化した符号化データが格納される。
【００４８】
図８は、上記したパケットを用いて送信ノード３０１と受信ノード３０２が、パケットごとに認証を行う動作フローを説明する図である。
【００４９】
送信ノード３０１を生体に装着し、動作を開始させると、ステップＳ８１０１では、初期設定を行う。続いて、ステップＳ８１０２、ステップＳ８１０３では、生体情報検出手段１０３から生体情報を検出し、認証情報生成手段１０４で認証情報を生成する（ステップＳ６１０２、ステップＳ６１０３と同様）。ステップＳ８１０４では、データを送信するタイミングかどうかを判定し、送信タイミングであれば、ステップＳ８１０５に移り、認証情報に基づいてデータを符号化し、符号化データを生成する。
【００５０】
符号化の方法としては、例えば、認証パラメータＴ１をビット列に変換し、これをシードとする擬似乱数ビット系列を発生させ、データのビット列と排他的論理和（ＸＯＲ：Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ＯＲ）をとることでスクランブル化を行うようにしてもよい。あるいは、認証パラメータＴ１を暗号鍵として、種々の暗号方式によって暗号化を行うようにしてもよい。あるいは、認証パラメータＴ１に基づいて直交符号系列（例えば、Ｇｏｌｄ符号など）から符号を選択し、選択した符号でデータのビット列を符号拡散することで、符号多重化を行うようにしてもよい。なお、データとＦＣＳを合わせて認証情報で符号化し、符号化データは、データ部に、符号化されたＦＣＳは、ＦＣＳ部に格納するようにしてもよい。あるいは、符号化データと符号化されたＦＣＳをデータ部に格納し、データ部のＦＣＳをＦＣＳ部に格納してもよい。あるいは、ＦＣＳ部には、符号化前のデータのＦＣＳを格納してもよい。あるいは、ＦＣＳ部には、符号化データのＦＣＳを格納するようにしてもよい。いずれも受信側で認証パラメータＴ１と同じである認証パラメータＴ２があれば、復号化を行うことができ、送信されたデータを再生することができる。
【００５１】
ステップＳ８１０６にて、符号化データを認証符号化データパケット（図４）に格納して送信する。ステップＳ８１０７にて送信終了かを判定し、さらに、送信すべきデータがあれば、ステップＳ８１０２に戻り、動作を繰り返す。送信すべきデータがなければ、動作を終了する。
【００５２】
一方、受信ノード３０２を生体に装着し、動作を開始させると、ステップＳ８２０１では、初期設定を行う。続いて、ステップＳ８２０２、ステップＳ８２０３では、送信ノード３０１と同様に生体情報検出手段１０３から生体情報を検出し、認証情報生成手段１０４で認証情報を生成する（ステップＳ６２０２、ステップＳ６２０３と同様）。ステップＳ８２０４では、認証符号化データパケットを受信したかを判定する。送信ノード３０１が送信した認証符号化データパケットを受信手段１０６が受信すれば、ステップＳ８２０５に移る。受信していなければ、ステップＳ８２０２に戻り、生体情報の検出と認証情報の生成を繰り返す。
【００５３】
ステップＳ８２０５において、自身の認証情報生成手段１０４で生成した認証パラメータＴ２に基づいて、復号化手段３０４は、データ部の復号化を行う。ステップＳ８２０６で復号化が成功したかを判定する。復号化が成功すれば、送信側で符号化のシードとなった認証パラメータＴ１と受信側で復号化のシードとなった認証パラメータＴ２が同じであると判定できるので、送信ノード３０１と受信ノード３０２が同一生体に装着されていると判定される。復号化が成功すれば、ステップＳ８２０７で受信データ処理を行い、ステップＳ８２０８に移る。復号化が成功しなければ、受信データ処理は行わず、ステップＳ８２０８に移る。ステップＳ８２０８にて受信終了かを判定し、さらに、受信すべきデータがあればステップＳ８２０２に戻り、動作を繰り返す。受信すべきデータがなければ、動作を終了する。
【００５４】
以上、説明した動作により、本実施の形態において、送信ノードは、データ送信ごとに、認証符号化データパケット送信直前に送信ノードで検出された生体情報から生成された認証情報を用いてデータを符号化して送信する。そして、受信ノードは、認証符号化データパケット受信直前に、受信ノードで検出された生体情報から生成された認証情報を用いて受信信号を復号化する。これにより、認証情報自体を送信することなく、認証情報を比較するので、ほぼ同時に同一生体に装着されているかどうかを判定することができる。従って、本発明を用いると、同一生体に装着されたノード間のみで安全に通信を行うことができる。
【００５５】
なお、本実施の形態３では、ノードを送信ノード３０１、受信ノード３０２に分けた図３を用いて説明した。しかし、各ノードは、送信ノードと受信ノードの両方の機能を備えた、一つのノード３１０の構成であってもよい。図１１は、本実施の形態３における送信ノードと受信ノード機能を兼ね備えたノードの例を示した図である。通信手段１１１は、送信機能と受信機能を備え、両ノード間の通信を行っている。他の符号は、図３と同じである。
【００５６】
以上、本発明の例を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく種々変形実施可能であり、上述した各実施の形態を適宜組み合わせることが可能である。
【００５７】
なお、実施の形態にかかる各構成は、集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。これらの構成は、１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩと表現したが、回路の集積度の違いによっては、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと称呼されることもある。また、集積回路化の手法は、ＬＳＩに限られるものではなく、専用回路または汎用プロセッサで集積回路化を行ってもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＧａｔｅＡｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサー（ＲｅＣｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いてもよい。あるいは、これらの機能ブロックの演算は、例えば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを用いて演算することもできる。さらに、これらの処理ステップはプログラムとして記録媒体に記録して実行することで処理することもできる。
【００５８】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。バイオ技術の適応などが可能性としてあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、認証要求に対する鍵交換のシーケンス、事前の登録などが不要となり、同一生体に同時に装着されているノード間でのみ通信が行われ、同一生体ごとにネットワーク通信範囲を限定することができる。このため、生体に複数のノードを装着して通信を行う通信機器一般に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０１，３０１ 送信ノード
１０２，３０２ 受信ノード
１０３ 生体情報検出手段
１０４ 認証情報生成手段
１０５ 送信手段
１０６ 受信手段
１０７ 認証手段
１１０，３１０ ノード
１１１ 通信手段
３０３ 符号化手段
３０４ 復号化手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の異なる位置に装着されたノード間でデータの送受を行う通信装置であって、
前記ノードは、
装着された部位の生体情報を検出する生体情報検出手段と、
前記生体情報に基づいて当該ノードの認証情報を生成する認証情報生成手段と、
他のノードへ前記認証情報およびデータを送信し、あるいは、他のノードから他のノードの認証情報およびデータを受信する通信手段と、
を備え、
前記他のノードから受信した信号に含まれる前記他のノードの認証情報が受信したノードの生成する認証情報に一致するか判定し、一致すると判定した場合に、当該ノードと他のノードが同一の生体に装着されていると認証する認証手段と
を備える通信装置。
【請求項２】
前記認証情報生成手段は、
前記生体情報から得られる心拍数あるいは心拍周期に基づいて、前記認証情報を生成する
請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記認証情報生成手段は、
前記生体情報から得られる体温に基づいて、前記認証情報を生成する
請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記認証コード生成手段は、
前記生体情報から得られる血圧に基づいて、前記認証情報を生成する
請求項１に記載の通信装置。
【請求項５】
前記ノードは、さらに
当該ノードが生成する認証情報に基づいてデータを符号化する符号化手段と、
当該ノードが生成する記認証情報に基づいて符号化データを復号化する復号化手段と
を有し、
前記通信手段は、
他のノードへ符号化データを送信し、あるいは、他のノードから符号化データを受信し、
前記復号化手段は、
前記他のノードから受信した符号化データを、受信したノードが生成する認証情報を用いて復号化し、
前記認証手段は、
前記符号化データの復号が成功した場合、当該ノードと他のノードが同一の生体に装着されていると認証する
請求項１に記載の通信装置。
【請求項６】
生体の異なる位置に装着されたノード間でデータの送受を行う通信方法であって、
前記ノードは、
装着された部位の生体情報を検出する検出ステップと、
前記生体情報に基づいて当該ノードの認証情報を生成する生成ステップと、
他のノードへ前記認証情報、およびデータを送信し、あるいは、他のノードから他のノードの認証情報、およびデータの受信を行う受信ステップと、
前記他のノードから受信した信号に含まれる前記他のノードの認証情報が、受信したノードの生成する認証情報に一致するか判定し、一致すると判定した場合に、当該ノードと他のノードが同一の生体に装着されていると認証する認証ステップ
からなる処理を行う通信方法。
【請求項７】
生体の異なる位置に装着されたノード間でデータの送受を行う通信をするノードのコンピュータで実行させる通信プログラムであって、
装着された部位の生体情報を検出する検出ステップと、
前記生体情報に基づいて当該ノードの認証情報を生成する生成ステップと、
他のノードへ前記認証情報、およびデータを送信し、あるいは、他のノードから他のノードの認証情報、およびデータの受信を行う受信ステップと、
前記他のノードから受信した信号に含まれる前記他のノードの認証情報が、受信したノードの生成する認証情報に一致するか判定し、一致すると判定した場合に、当該ノードと他のノードが同一の生体に装着されていると認証する認証ステップ
を実行する通信プログラム。
【請求項８】
生体の異なる位置に装着されたノード間でデータの送受を行う通信装置のノードを構成する集積回路であって、
装着された部位の生体情報を検出する生体情報検出手段と、
前記生体情報に基づいて当該ノードの認証情報を生成する認証情報生成手段と、
他のノードへ前記認証情報、およびデータを送信し、あるいは、他のノードから他のノードの認証情報、およびデータを受信する通信手段と、
を備え、
前記他のノードから受信した信号に含まれる前記他のノードの認証情報が、受信したノードの生成する認証情報に一致するか判定し、一致すると判定した場合に、当該ノードと他のノードが同一の生体に装着されていると認証する認証手段と
として機能する回路を集積する集積回路。
【請求項１】
生体の異なる位置に装着されたノード間でデータの送受を行う通信装置であって、
前記ノードは、
装着された部位の生体情報を検出する生体情報検出手段と、
前記生体情報に基づいて当該ノードの認証情報を生成する認証情報生成手段と、
他のノードへ前記認証情報およびデータを送信し、あるいは、他のノードから他のノードの認証情報およびデータを受信する通信手段と、
を備え、
前記他のノードから受信した信号に含まれる前記他のノードの認証情報が受信したノードの生成する認証情報に一致するか判定し、一致すると判定した場合に、当該ノードと他のノードが同一の生体に装着されていると認証する認証手段と
を備える通信装置。
【請求項２】
前記認証情報生成手段は、
前記生体情報から得られる心拍数あるいは心拍周期に基づいて、前記認証情報を生成する
請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記認証情報生成手段は、
前記生体情報から得られる体温に基づいて、前記認証情報を生成する
請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記認証コード生成手段は、
前記生体情報から得られる血圧に基づいて、前記認証情報を生成する
請求項１に記載の通信装置。
【請求項５】
前記ノードは、さらに
当該ノードが生成する認証情報に基づいてデータを符号化する符号化手段と、
当該ノードが生成する記認証情報に基づいて符号化データを復号化する復号化手段と
を有し、
前記通信手段は、
他のノードへ符号化データを送信し、あるいは、他のノードから符号化データを受信し、
前記復号化手段は、
前記他のノードから受信した符号化データを、受信したノードが生成する認証情報を用いて復号化し、
前記認証手段は、
前記符号化データの復号が成功した場合、当該ノードと他のノードが同一の生体に装着されていると認証する
請求項１に記載の通信装置。
【請求項６】
生体の異なる位置に装着されたノード間でデータの送受を行う通信方法であって、
前記ノードは、
装着された部位の生体情報を検出する検出ステップと、
前記生体情報に基づいて当該ノードの認証情報を生成する生成ステップと、
他のノードへ前記認証情報、およびデータを送信し、あるいは、他のノードから他のノードの認証情報、およびデータの受信を行う受信ステップと、
前記他のノードから受信した信号に含まれる前記他のノードの認証情報が、受信したノードの生成する認証情報に一致するか判定し、一致すると判定した場合に、当該ノードと他のノードが同一の生体に装着されていると認証する認証ステップ
からなる処理を行う通信方法。
【請求項７】
生体の異なる位置に装着されたノード間でデータの送受を行う通信をするノードのコンピュータで実行させる通信プログラムであって、
装着された部位の生体情報を検出する検出ステップと、
前記生体情報に基づいて当該ノードの認証情報を生成する生成ステップと、
他のノードへ前記認証情報、およびデータを送信し、あるいは、他のノードから他のノードの認証情報、およびデータの受信を行う受信ステップと、
前記他のノードから受信した信号に含まれる前記他のノードの認証情報が、受信したノードの生成する認証情報に一致するか判定し、一致すると判定した場合に、当該ノードと他のノードが同一の生体に装着されていると認証する認証ステップ
を実行する通信プログラム。
【請求項８】
生体の異なる位置に装着されたノード間でデータの送受を行う通信装置のノードを構成する集積回路であって、
装着された部位の生体情報を検出する生体情報検出手段と、
前記生体情報に基づいて当該ノードの認証情報を生成する認証情報生成手段と、
他のノードへ前記認証情報、およびデータを送信し、あるいは、他のノードから他のノードの認証情報、およびデータを受信する通信手段と、
を備え、
前記他のノードから受信した信号に含まれる前記他のノードの認証情報が、受信したノードの生成する認証情報に一致するか判定し、一致すると判定した場合に、当該ノードと他のノードが同一の生体に装着されていると認証する認証手段と
として機能する回路を集積する集積回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１１０１８１（Ｐ２０１１−１１０１８１Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６８３６５（Ｐ２００９−２６８３６５）
【出願日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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