[發明專利]用于使用人類或動物身體作為傳輸媒介來執行數據通信的通信設備和系統

在審

• 申請號: 201580064677.4
• 申請日: 2015-09-15
• 公開（公告）號: CN107003972A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: S.F.奧朱諾夫
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G06F13/40
• 分類號: G06F13/40
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 劉紅,陳嵐

技術領域

本發明涉及用于使用人類或動物身體(body)作為傳輸媒介(medium)來執行數據通信的通信設備，通信設備包括收發器單元，收發器單元包括發射器與接收器之中的至少一個，以及其中通信設備包括靜電換能器(electrostatic transducer)，用于經由身體的表面與接觸身體或靠近身體的一個或多個用戶設備啟用(enable)數據通信。本發明進一步涉及通信設備的系統，其被安排用于使用人類或動物身體作為傳輸媒介經由數據通信在所述通信設備之間的互相通信(intercommunication)。

背景技術

隨著可植入設備與可穿戴設備的日益增加的數量和功能，對于在身體中和在身體周圍的可靠的高吞吐量和安全通信的需要增加。具有能夠為這個需要服務的若干技術選項，并且其適合性利用用于相應類型的信號的通信信道（人類身體）的屬性、實現方式的所需尺寸和可達到的功率-性能比來判斷。進一步，對于每一種類型的信號，對于信號幅度和占空比(duty cycle)而言具有安全限制來針對短期與長期使用而防止對身體的損害。

對于醫學應用，使用人類身體作為傳輸媒介在穿戴在人類身體上或靠近人類身體的設備之間通信的數據通信方法存在。這例如啟用從患者的身體上的特定部位中獲得的本地傳感器數據至收集這些信號的中央接收器設備的傳輸。當然，這樣的通信方法的許多其他應用是可能的。一般而言，這樣的使用身體作為傳輸媒介的通信網絡可以被稱為體域網(body area network)(BAN)。最近，這樣的方法已演變成允許高達100MHz的非常頻率(HF)上的數據通信的稱為體耦合通信(body coupled communication)(BCC)的新類型的通信。

在BCC類型數據通信中，數據信號經由身體的表面（即，皮膚）來發射。如果啟用HF載波頻率的使用，這種類型的通信潛在地獲得渲染適合于在許多類型的可穿戴設備之間的數據通信的這種類型的通信的高數據速率。然而，在一些情形中（例如，用于醫學目的），也可能期望允許與身體內的設備進行數據通信。這個的示例是與心臟起搏器(pacemaker)進行數據通信，以獲得操作反饋或在醫學檢查期間從身體內攜帶的無線探測器中獲得數據。BCC類型通信或無線電波類型通信都不適合于這種任務，這是因為信號僅僅跨越身體的表面(BCC)或在空氣中進行傳遞并且不能為了通信目的而滲入(penetrate inside)身體內。

目前，沒有可利用的允許設備之間的“身體束縛(body bound)”數據通信而不管這樣的設備是位于身體上、靠近身體還是位于身體內的好的解決方案。由于適合于觸及(reach)在各個位置上的設備的通信類型的不同性質，在不同的情形中將依靠不同類型的通信系統。

文獻US2004/202339描述經由穿戴設備的個人的身體將助聽器連接至另一設備的技術。它描述超聲或無線通信的使用。

發明內容

本發明的目的是提供適合于與或位于人類或動物身體內、位于人類或動物身體上或者靠近人類或動物身體的其他設備啟用數據通信的通信設備。此外，需要以成本有效且節能方式來啟用這樣的通信。

為此，茲提供一種用于使用人類或動物身體作為傳輸媒介來執行數據通信的通信設備。通信設備包括收發器單元，而收發器單元包括發射器與接收器之中的至少一個。通信設備也包括用于經由身體的表面與接觸身體或定位于靠近身體（即緊鄰身體，例如在距身體0-10毫米的范圍內）的一個或多個用戶設備啟用數據通信的靜電換能器。通信設備進一步包括用于使用超聲波通過身體啟用數據通信的超聲換能器(ultrasonic transducer)。靜電換能器和超聲換能器二者是被連接至收發器單元并經由收發器單元來操作的電容式換能器。因此，同一收發器單元由靜電換能器和超聲換能器二者來共享。

通過在這兩種類型的換能器之間共享收發器單元，能夠獲得有效的功率消耗，而同時允許優雅且更簡單的設計（僅僅需要一個收發器來操作兩個換能器）。簡化的設計使得通信設備能夠以低成本來制造，從而增加其在所有類型的電器中的可用性。此外，設備能夠是更小的，這進一步增加其可用性。