[发明专利]用于使用人类或动物身体作为传输媒介来执行数据通信的通信设备和系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于使用人类或动物身体(body)作为传输媒介(medium)来执行数据通信的通信设备，通信设备包括收发器单元，收发器单元包括发射器与接收器之中的至少一个，以及其中通信设备包括静电换能器(electrostatic transducer)，用于经由身体的表面与接触身体或靠近身体的一个或多个用户设备启用(enable)数据通信。本发明进一步涉及通信设备的系统，其被安排用于使用人类或动物身体作为传输媒介经由数据通信在所述通信设备之间的互相通信(intercommunication)。

背景技术

随着可植入设备与可穿戴设备的日益增加的数量和功能，对于在身体中和在身体周围的可靠的高吞吐量和安全通信的需要增加。具有能够为这个需要服务的若干技术选项，并且其适合性利用用于相应类型的信号的通信信道（人类身体）的属性、实现方式的所需尺寸和可达到的功率-性能比来判断。进一步，对于每一种类型的信号，对于信号幅度和占空比(duty cycle)而言具有安全限制来针对短期与长期使用而防止对身体的损害。

对于医学应用，使用人类身体作为传输媒介在穿戴在人类身体上或靠近人类身体的设备之间通信的数据通信方法存在。这例如启用从患者的身体上的特定部位中获得的本地传感器数据至收集这些信号的中央接收器设备的传输。当然，这样的通信方法的许多其他应用是可能的。一般而言，这样的使用身体作为传输媒介的通信网络可以被称为体域网(body area network)(BAN)。最近，这样的方法已演变成允许高达100MHz的非常频率(HF)上的数据通信的称为体耦合通信(body coupled communication)(BCC)的新类型的通信。

在BCC类型数据通信中，数据信号经由身体的表面（即，皮肤）来发射。如果启用HF载波频率的使用，这种类型的通信潜在地获得渲染适合于在许多类型的可穿戴设备之间的数据通信的这种类型的通信的高数据速率。然而，在一些情形中（例如，用于医学目的），也可能期望允许与身体内的设备进行数据通信。这个的示例是与心脏起搏器(pacemaker)进行数据通信，以获得操作反馈或在医学检查期间从身体内携带的无线探测器中获得数据。BCC类型通信或无线电波类型通信都不适合于这种任务，这是因为信号仅仅跨越身体的表面(BCC)或在空气中进行传递并且不能为了通信目的而渗入(penetrate inside)身体内。

目前，没有可利用的允许设备之间的“身体束缚(body bound)”数据通信而不管这样的设备是位于身体上、靠近身体还是位于身体内的好的解决方案。由于适合于触及(reach)在各个位置上的设备的通信类型的不同性质，在不同的情形中将依靠不同类型的通信系统。

文献US2004/202339描述经由穿戴设备的个人的身体将助听器连接至另一设备的技术。它描述超声或无线通信的使用。

发明内容

本发明的目的是提供适合于与或位于人类或动物身体内、位于人类或动物身体上或者靠近人类或动物身体的其他设备启用数据通信的通信设备。此外，需要以成本有效且节能方式来启用这样的通信。

为此，兹提供一种用于使用人类或动物身体作为传输媒介来执行数据通信的通信设备。通信设备包括收发器单元，而收发器单元包括发射器与接收器之中的至少一个。通信设备也包括用于经由身体的表面与接触身体或定位于靠近身体（即紧邻身体，例如在距身体0-10毫米的范围内）的一个或多个用户设备启用数据通信的静电换能器。通信设备进一步包括用于使用超声波通过身体启用数据通信的超声换能器(ultrasonic transducer)。静电换能器和超声换能器二者是被连接至收发器单元并经由收发器单元来操作的电容式换能器。因此，同一收发器单元由静电换能器和超声换能器二者来共享。

通过在这两种类型的换能器之间共享收发器单元，能够获得有效的功率消耗，而同时允许优雅且更简单的设计（仅仅需要一个收发器来操作两个换能器）。简化的设计使得通信设备能够以低成本来制造，从而增加其在所有类型的电器中的可用性。此外，设备能够是更小的，这进一步增加其可用性。