ITRM960879A1 - Dispositivo connesso al corpo per la trasmissione di dati tra due apparecchi terminali - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: "Dispositivo connesso al corpo per la trasmissione di dati tra due apparecchi terminali",

L'invenzione si riferisce ad un dispositivo connesso al corpo per la trasmissione di dati tra due apparecchi terminali secondo il preambolo della rivendicazione 1.

Un esempio per l'uso di dispositivi per la trasmissione di dati tra due apparecchi terminali sono si temi di autorizzazione di accesso e/o di uso, con i quali l'accesso a locali, a oggetti tecnici o ai conti bancari oppure l'autorizzazione all'uso di un dispositivo di utilità devono essere possibili solo ad una o più persone autorizzate, le quali a tal fine vengono munite di un codice di autorizzazione di accesso o di uso individualizzato, che deve essere rilevato per dimostrare l'autorizzazione. Per questi scopi vengono spesso usati dispositivi di trasmissione di dati con la trasmissione meccanica di dati codificati, ad esempio sistemi di chiusura meccanici oppure con una trasmissione senza fili di dati codificati, ad esempio con l'uso di schede magnetiche o a .chip oppure di. uno sc amb i o di dat i a base,di onde radio o infrarosse Un punto,problema-_ .tico di tutti.questi,sistemi é notoriamente la loro suscettibilità più o meno,grande, agli interventi da parte .di.persone non autorizzate.

Per aumentare la sicurezza del.sistema e del confor-. to di uso.é stato quindi già proposto nella pubblicazione EP_0_ 109.1_84_A2 un dispositivo del tipo precedentemente menzionato sotto.forma di un sistema di. identificazione. In.questo sistema,é.in primo_ luogo previsto un primo apparecchio terminale,..applicato ad un corpo umano ad esempio sotto.forma di un cinturino d'orologio e in secondo luogo un secondo apparecchio terminale, che é cordinato ad un dispositivo da attivare da parte di un utente. Il sistema serve per dimostrare il diritto di utilizzo di un dato utente ed é concepito quale sistema di conduttore ad un solo filo. A tal fine l'apparecchio terminale applicato al corpo é realizzato come una emittente, in cui è memorizzato un codice di autorizzazione all'uso, che viene accoppiato quale segnale elettrico al corpo umano recante l'apparecchio terminale, attraverso un'interfaccia conformata quale singolo elettrodo. L'interfaccia dell'altro apparecchio terminale é formata da un complesso di singoli elettrodi e sensori , che contiene un elemento di commutazione sensibile a contatti e parallelamente, ad esso., un. amplificatore, che viene mantenuto .attivo dall'er. lemento di commutazione in modo mirato,solo quando . é riconosciuto un contatto di sfioramento e che. al-... lo stato attivo disaccoppia dal corpo il segnale con-.tenuto ..nel codice di.autorizzazione all'uso, precedentemente accoppiato al corpo. Nelle unità che sono inserite nel circuito a valle dell'amplificatore 11 segnale viene ulteriormente elaborat eil .codice di autorizzazione all'uso viene confrontato con un codice di.autorizzazio ne all'uso memorizzato in questo apparecchio terminale per controllare la loro coincidenza, dopodiché viene azionato il relativo _ dispositivo per esercitare la sua funzione di destinazione, quando viene constatata la coincidenza dei codici di autorizzazione all'uso Un sistema simile é descritto nella pubblicazione JP 61-46639 (A).

Nella pubblicazione JP 60-250731(A) é descritto un dispositivo per la trasmissione di dati legati al corpo tra due apparecchi terminali, che comunicano tra di loro attraverso il corpo di un essere umano, e a tal fine ad una gamba dell'essere umano nella zona della caviglia é applicata una prima coppia di elettrodi e in una zona di muscolo di un'altra gamba dell_'essere umano é applicata una seconda coppia di elettrodi . Gli apparecchi terminali sono collegati attraverso un rispettivo conduttore_a due fili con _ una rispettiva coppia di elettrodi Uno degli apparecchi terminali contiene un oscillatore di segnali portanti, il cui segnale di uscita viene trasmesso attraverso un amplificatore nel _relativo conduttore a due fili alla prima coppia di elettrodi, dove_esso viene trasmesso attraverso il corpo dell'essere umano alla seconda coppia di elettrodi. Da qui_ una ricevente dell'altro apparecchio temrinale riceve il segnale attraverso il rispettivo conduttore a due fili. In funzione del segnale portante ricevuto, il secondo apparecchio temrinale emette quindi un segnale di uscita verso la seconda coppia di elettrodi per essere trasmesso oltre attravers il corpo del-1 'essere umano.

L'invenzione si é posta, quale problema tecnico, la realizzazione di un dispositivo del tipo precedentemente indicato, che possa essere prodotto con un dispendio relativamente ridotto di hardware, che funzioni con una precisione relativamente elevata, offra un elevato comfort di servizio e renda possibile una elevata protezione contro l'uso da parte di estranei .

Questo problema viene risolto mediante un dispositivo avente le caratteristiche della rivendicazione 1. Con questo dispositivo viene realizzato un tratto di tramsissione di conduttori a due fili, in cui durante l'esercizio il corpo di un essere umano, recente un apparecchio terminale, funge da canale di trasmissione elettrico a quattro poli, che chiude il tratto di trasmissione, la corrispondente zona del corpo trasmettendo i segnali elettrici a tensione differenziale da una coppia di elettrodi accoppia ta alla coppia di elettrodi disaccoppiata. Il tratto di trasmissione viene ogniqualvolta chiuso per il fatto che l’utente recante un primo apparecchio terminale tocca con punti appropriati del suo corpo la coppia di elettrodi, sensibile a contatto, del secondo apparecchio terminale, per cui questa coppia di elettrodi può quindi accoppiare nel corpo o disaccoppiare da esso i relativi segnali a tensione differenziale. In un modo di uso vantaggioso, ad esempio l'apparecchio terminale applicato al corpo può assumere la forma di un cinturino da orologio, la cui coppia di elettrodi é formata da due elettrodi tra loro affacciati internamente al cinturino , per la trasmissione di dati entrambi gli elettrodi dell'altro apparecchio terminale devono essere toccati dalle punte dei due diversi diti della mano del braccio recante il cinturino. Questo dispositivo_ di trasmissione di dati, legato al corpo,.é note volmente sicuro contro le intercettazioni, rende possibile una localizzazione senza problemi della persona autorizzata all'accesso e nel suo uso non é critico per il corpo,dell'essere umano a causa. della solle.citazione .con la corrente Il dispositivo può_e_ssere.quindi usato ad.esempio per accopppiare Inaccesso all'uso oppure l'uso stesso di un sistema coordinato al secondo apparecchio, terminale, alla_ condizione .che.un .utente munito di un primo appa-_ recchio terminale autorizzante, rechi, questo primo. apparecchio terminale al posto del suo corpo, pre-_ visto a .tal fine e tocchi con punti appropriati del suo corpo la coppia di elettrodi del secondo apparecchio terminale.

Con l'uso di un dispositivo, ulteriormente sviluppato secondo la rivendicazione 2.la persona autorizzata chiude per mano il tratto di trasmissione. Un ulteriore sviluppo dell'invenzione secondo la rivendicazione 3 rende possibile uno scambio di dati bidirezionale tra entrambi gli apparecchi terminali, come esso viene richiesto ad esempio per sistemi di autorizzazione all'accesso o all'uso, in cui un controllo di autorizzazione avviene sulla base di un procedimento crittografico funzionante con la comunicazione bidirezionale dei dati.

Un ulteriore sviluppo dell'invenzione secondo la rivendicazione 4 contiene una protezione incorporata del corpo del dato essere umano, recante uno degli apparecchi terminali, dalle eccessive correnti elettriche, in quanto l'intensità della corrente del segnale a tensione differenziale da accoppiare al corpo é limitata in modo appropriato ad un valore massimo da stabilire.

Una preferita forma di realizzazione dell'invenzione é illustrata nel disegno e verrà descritta qui di seguito .

L'unica figura mostra una vista di un circuito a blocchi di un dispositivo connesso al corpo per la trasmissione di dati tra due apparecchi terminali. Uri primo apparecchio terminale (21) del dispositivo illustrato é realizzato ad esempio come un orologio a cinturino ed é destinato per essere portato sul corpo, e più precisamente al polso (22) di un bracciò di un utente. Il primo apparecchio terminale (21) può formare ad esempio parte di un orologio a cinturino con funzioni supplementari. Sul lato interno del relativo cinturino sono disposti due elettrodi (6, 7), diametralmente opposti, del primo apparecchio terminale (21), che si poggiano quando .il-primo-apparecchio terminale-(-21)-é portato dal--l'utente-su.uno (22)dei., suoi polsi,

nei.punti opposti sulla pelle.del polso.-Come elettrodi-(6, 7).si.prestano ad esempio elettrodi di .metallo.o di.materiale sintetico oppure anche elet-.trodi.capacitivi Il primo apparecchio .terminale .(21}cont iene sia una.parte.emittente sia.una parte ricevente,che sono connesse entrambe alla rispettiva coppia ,di elettrodi (.6.,7).

La parte emittente consiste di una.parte,generatri.-ce di dati di una microcalcolatrice (1),diun mo-_ .dulartore (.8)che modula .i dati generati,dalla.,mie.pocalcolatrice (1 )a mezzo.di un procedimento di.mo-_ duiazione...scorrevole, ad esempio,modulazione,.in.am-.. piezza o commutazione di frequenza, su una frequen-. za portante, di un amplificatore,inserito.,a valle_ (9) che amplifica la frequenza portante modulata ad . una tensione di circa 0,5.V e. la emette quale,segnale a tensione differenziale, nonché di un commutatore (10), connesso all'amplificatore (9), che.é commutabile attraverso un conduttore di controllo (23) dalla microcalcolatrice (1)e fa passare facoltattivamente il segnale di uscita dell'amplificatore (9) alla coppia di elettrodi (6,7) oppure disaccoppia la coppia di elettrodi (6,7) dall'uscita di questo amplificatore (9). Quest'ultima possibilità può essere ragionevole_quando l'apparecchio terminale (21 ) non funziona nell'esercizio di emissione, bensì in quello di ricezione. In alternativa é naturalmente anche possibile utilizzare diverse _frequenze portan-_ ti per la realizzazione di una trasmissione di dati bidirezionale per entrambe le direzioni di trasmissione e di eseguire la trasmissione contemporaneamente in entrambe le direzioni nell 'esercizio interamente a duplex. Nell'amplificatore (9) sono previsti inoltre mezzi convenzionali per la misurazione dell'intensità della corrente del segnale a tensione differenziale trasmesso dall'uscita dell 'ampli ficatore alla rispettiva coppia di elettrodi (6,7). Attraverso un conduttore di collegamento (24) tra l'amplificatore e la microcalcolatrice (1), l'amplificatore (9) trasmette il valore di intensità della corrente alla microcalcolatrice (1), la quale a sua volta controlla l'amplificatore (9) attraverso il conduttore di collegamento (24) in maniera tale che l'intensità della corrente rimanga mantenuta su un valore massimo da stabilire, che viene scelto a seconda del caso d'impiego conformemente ai criteri della sopportabilità biologica e della sicurezza di trasmissione in maniera tale che sia escluso un pericolo alla salute dell'utente e sia assicurata una trasmissione affidabile dei segnali. Mediante la regolazione dell'intensità della corrente, il trasferimento di dati può essere adattato ogniqualvolta in modo ottimale alle condizioni che regnano in un dato istante, ad esempio per quanto riguarda la resistenza di accoppiamento e/o disaccoppiamento oscillante nella coppia di elettrodi (6, 7), per assicurare sempre una trasmissione di dati priva di errori .

La parte ricevente del primo apparecchio terminale (21) contiene al lato di entrata un amplificatore differenziale (5), collegato con la coppia di elettrodi (6, 7), che amplifica la differenza di tensione proveniente attraverso la coppia di elettrodi (6, 7). L'amplificatore differenziale (5), che é controllabile ugualmente dalla microcalcolatrice (1) attraverso un relativo conduttore di controllo (25), presenta una limitazione di banda rispetto alle frequenze basse nonché una elevata soppressione di segnali in fase, per cui insieme con un filtro (4) inserito a valle si ottiene una desiderata e sufficiente soppressione di disturbi. Un segnale filtrato in questo modo viene addotto ad un demodulatore (3), che separa la frequenza portante e trasmette il segnale rimanente ad un comparatore (2K_I1 comparatore (2), genera da esso ogniqualvolta un determinato livello di tensione, il che rappresenta 1 ' informazione di dati da trasmettere, che viene trasmessa dal comparatore (2) alla microcalcolatrice (1). La microcalcolatrice (1) elabora in modo appropriato i dati in arrivo ed esegue eventualmente le relative funzioni. Così, a seconda dello scopo d'impiego, il primo apparecchio terminale (21) può presentare ad esempio una unità di azione alfa-numerica, che viene azionata dalla microcalcolatrice (1) con un segnale di uscita indicato (26), ad esempio per l'indicazione dell'ora e/o per l'indicazione di una informazione di dati ricevuta attraverso la coppia di elettrodi (6, 7). Il primo apparecchio terminale (21) può naturalmente presentare all ' occorrenza altri elementi funzionali, come tasti di introduzione ecc. Un secondo apparecchio terminale (27) del dispositivo non viene generalmente portato dall'utente, che porta il primo apparecchio terminale (21), ma é coordinato ad esempio ad un sistema tecnico azionabile, come ad un dispositivo di apertura di porte oppure ad un altro attore. Il secondo apparecchio terminale (27) presenta una struttura sostanzialmente identica a quella del primo apparecchio terminale (21), come si può rilevare chiaramente dai blocchi funzionali uguali. Così, una parte emittente del secondo apparecchio terminale (27) consiste ugualmente di una microcalcolatrice (11) generatrice di dati, di un modulatore (18), di un amplificatore (19), che é inoltre collegato attraverso un conduttore di collegamento (28) con la microcalcoltrice (11) per la ritrasmissione dell'intensità della corrente e per l'avviamento, nonché di un commutatore (20), azionabile dalla microcalcolatrice (11) attraverso un conduttore di controllo (29). La parte ricevente consiste di nuovo in modo analogo di un amplificatore differenziale (15), azionabile attraverso un conduttore di controllo (30) dalla microcalcolatrice (11), di un filtro (14), di un demodulatore (13) e di un comparatore (12), che trasmette alla microcalcolatrice di elaborazione (11) l'informazione di dati rilevata dal segnale ricevuto. La microcalcolatrice (11) può ad esempio servire per azionare attraverso un conduttore di controllo di uscita (Ila), in funzione dell’informazione di dati ricevuta, un rispettivo attore, ad esempio un dispositivo di apertura elettrico delle porte.

Il secondo apparecchio terminale (27) contiene, u-_ gualmente come il primo apparecchio terminale (21), una coppia di elettrodi (16, 17) alla quale sono _ connesse la parte emittente e la parte ricevente. Gli elettrodi (16, 17) del secondo apparecchio terminale (27) sono realizzati come elementi sensibili a contatto in maniera tale che al contatto con i dati punti del corpo dell’utente un segnale di tensione differenziale da trasmettere viene incorporato nella zona adiacente del corpo oppure un segnale di tensione differenziale da ricevere può essere disaccoppiato dal corpo dell'utente nei suoi rispettivi punti. Come illustrato nella figura,gli elettrodi (16, 17) del secondo apparecchio terminale (27) sono destinati nell 'sempio illustrato in primo luogo per essere toccati con le diverse punte delle dita di quella mano dell'utente, al cui polso é applicata la coppia di elettrodi (6, 7) del primo apparecchio terminale (21) portato dall'utente. Non appena gli elettrodi (16, 17) del secondo apparecchio terminale (27) vengono toccati dai corrispondenti punti del corpo dell’utente, la zona corporale tra questi punti del corpo da toccare, ossia nell'sempio illustrato la zona tra le due punte utilizzate delle dita di una mano, da un lato e i due punti di contatto della coppia di elettrodi (6, 7) dell'apparecchio terminale (21) portato dall’utente,dall altro lato completa la linea di trasmissione dei dati.

La struttura dei tessuti, dei vasi sanguigni e delle. ossa di un corpo umano o.anche animale,rende possibile questa funzione di trasmisisone di dati, in quanto il segnale.di tensione differenziale, che_ viene-accoppiato .nel.corpo dell.'utente.dal rispettivo apparecchio-trasmissione.,emittente.,attraverso la. sua.coppia,di.elettrodi si.espande,localmente sopra ..la zona di collegamento,del .corpo con un.certo. indebolimento. Il segnale,di tensione,differenziale indebolito,può..essere.quindi.disaccoppiato,dall.'altra.coppia ..di .elettrodi dal corpo dell'utente.,.dopodiché esso viene di.nuovo ampiifica.to...nella,parte ricevente .inserita,a valle e successivamente..eia borato. Nell’esempio illustrato il segnale di ten-. sione differenziale viene incorporato,.in una delle direzioni.di .trasmissione di dati, dalla coppia di. elettrodi (6, 7).del primo,apparecchio terminale.

(21).nel.corpo dell' utente ad uno dei suoi polsi e viene disaccoppiato dagli elettrodi.(16, 17) del secondo apparecchio terminale (27) quando essi vengono toccati con le due punte .delle dita di questa mano. La differenza distensione con le dita più vicine, come l'indica e mediano, é minore che nel caso di uso di dita più distanti, come pollice e mignolo. Il segnale viene indebolito sul percorso di espansione tra il polso e le punta delle dita di circa 30 dB, il che non constituisce nessuna difficoltà per il procedimento di trasmissione da realizzare in modo scorrevole ed economico, per quanto riguarda la trasmissione affidabile dei dati.

Il dispositivo illustrato può fungere ad esempio quale sistema di autorizzazione all'accesso, in cui solo a una o più persone autorizzate deve essere reso possibile l'accesso ad uno spazio spostabile, ad esempio l'accesso ad un autoveciolo. Ciascuno degli utenti autorizzati riceve un primo apparecchio terminale (21) coordinato ad esso, che egli può portare su un polso e che contiene, quale informazione di dati generabili dalla microcalcolatrice (1), un codice di autorizzazione memorizzato in essa. Al dispositivo di chiusura esistente é coordinato il secondo apparecchio terminale (27), nella microcalcolatrice (11) del quale sono memorizzati il codice o i codici di autorizzazione all'uso. Il dispositivo di chiusura può essere quindi azionato solo da un utente autorizzato, che reca al pollice il suo rispettivo apparecchio temrinale (21), in maniera tale che egli tocca con le due punte di dita della rispettiva mano la coppia di elettrodi (16, 17)del secondo apparecchio terminale _(27), dopodiché questa coppia_ di elettrodi (16, 17) é in grado di rilevare l’in-_ formazione di autorizzazion in codice, incorporata dal primo apparecchio terminale (21) nella mano_ quale segnale di tensione differenziale e di trasmetterla alla parte ricevente inserita a valle. Questa ultima preleva l'informazione di autorizzazione in codice dal segnale di tensione differenziale rilevato e la trasmette alla rispettiva microcalcolatrice (il), che controlla il codice di autorizzazione ricevuto per quanto riguarda la sua coincidenza con uno dei codici di autorizzazioe memorizzati e solo alla constatazione della coincidenza emette un segnale di controllo, con il quale viene azionato il dispositivo di chiusura.

Questo tipo della trasmissione di dati legata al corpo, in cui una mano o un'altra parte del corpo di un essere vivente serve quale canale dì trasmissione elettrica a quattro poli, assicura chiaramente un trasferimento di dati che é in elevata misura privo di errori e sicuro contro le intercettazioni.

Poiché la linea di trasmissione viene chiusa solo al contatto corporeo della coppia di elettrodi (16, 17) del secondo apparecchio terminale (27) attraverso il corpo di un utente autorizzato per il fatto di recare il primo apparecchio terminale (21), il dispositivo offre una protezione affidabile contro : i tentativi di manipolazione con segnali trasmessi_ senza filo. Inoltre, il metodo usato con conduttori a due fili offre vantaggi rispetto un metodo con conduttori ad un solo filo. Poiché in quest'ultimo, in cui la zona del corpo interessata nella linea di trasmissione di dati rappresenta un bipolo elettrico, attraverso il riflusso della corrente attraverso la massa praticamente l'intero corpo partecipa alla conduzione della corrente. Mediante questa induzione generalmente capacitiva é solo limitata la possibilità di una precisa localizzazione dell'utente e il

sistema di conduttore ad un solo filo é da conside— rarsi come notevolmente. aperto contro i tentativi di . intercettazione e di disturbo. Al contrario, il me todo di conduttori... a. due fili..del dispositivo- secondo l'invenzione causa una solo parziale. -solleci--tazi one , con., la corrente della zona, del corpo partecipante alla trasmissione dei dati e il sistema é notevolmente sicuro .contro . le intercettazione . ed ac consente una localizzazione precisa dell'utente.

E' sottinteso che oltre ai casi esplicitamente indicati sono possibili anche altri casi d'impiego del dispositivo secondo 1'invenz_ione_ in tutti i casi in·_ cui ad esempio per ragioni della_ sicurezza di trasmissione si impone come conveniente . una trasmissione di dati uni’-o bidirezionale, legata al corpo. Se é necessaria solo una comunicazione di dati unidirezionaie, uno degli apparecchi terminali può essere realizzato, rinunciando ad una parte_ricevente , come una_ trasmittente pura e l'altro apparecchio terminale può essere realizzato, rinunciando ad una parte emittente, come una ricevente pura. Oltre all'esempio descritto di una mano quale zona del corpo per trasmettere segnali ., naturalmente questa funzione può essere assunta all'occorrenza anche da un'altra zona del corpo di un essere vivente, ad esempio da una zona del piede.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo connesso al corpo per la trasmissione di dati tra due apparecchi terminali, con: - una primo apparecchio terminale (21), da applica--re al corpo (22) di un essere vivente, con una interfaccia per l'accoppiamento e/o il disaccoppiamento di segnali di dati elettrici, guidati attraverso il corpo, nel corpo o dal corpo e - un secondo apparecchio -terminale (-27) con una inter_ faccia sensibile a contatto, attraverso la quale es-.so al contatto della stessa da parte del corpo recante il primo apparecchio -terminale,-disaccoppia -.segnali „di dati accoppiati_da primo apparecchio -terrminale .nel corpo e/o accoppia nel -corpo i segnali.di dati disaccoppiati dal primo apparecchio „terminale da detto corpo. caratterizzato dal fatto che - l'interfaccia del primo apparecchio terminale-.(.21-)_ presenta una prima coppia di elettrodi (6, 7_)per il posizionamento nei punti tra loro distanti del corpo (22) e l'interfaccia del secondo-apparecchio terminale (27) presenta una seconda coppia di elettrodi (16. 17) sensibili al tocco da portare.a contatto con due punti tra loro distanziati del corpo -il segnale di dati da trasmettere viene incorporato quale segnale di tensione differenziale dall'apparecchio terminale attraverso la sua coppia di elettrodi nel corpo dell'essere umano e viene disaccoppiato dall'apparecchio terminale ricevente quale corrispondente segnale di tensione differenziale dal corpo attraverso la sua coppia di elettrodi.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato inoltre dal fatto che entrambi gli elettrodi (6, 7) del primo apparecchio terminale (21) sono destinati per essere applicati in punti tra loro distanti di un braccio o di un polso (22) dell'essere vivente ed entrambi gli elettrodi (16, 17) del secondo apparecchio terminale (27) sono destinati per essere toccati con due dita differenti della mano appartenente a questo braccio o polso.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato inoltre dal fatto che per la trasmissione bidirezionale dei dati tra gli apparecchi ter-’ minali (21, 27), ciascuno dei due apparecchi terminali presenta una parte emittente (1, 8, 9, 10; 11, 18, 19, 20) e una parte ricevente (1, 2, 3, 4, 5; 11, 12, 13, 14, 15), che.sono collegate con la rispettiva coppia di elettrodi (6, 7; 16, 17).
4. 4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3 ,- caratterizzato inoltre dal fatto che almenouno dei due apparecchi-terminali (21,-27)..presenta: una parte emittente,-che Contiene mezzi.(1, 9,_ 24;). 11,.19,.28) per.la.delimitazione dell'intensità .del la corrente del segnale .di-tensione differenziale addotto,alla.rispettiva coppia di elettrodi (6,7) 16,.17).,ad un prestabilito valore massimo