JP7330812B2 - 信号処理システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、信号処理システムに関する。

従来から、布を形成する繊維の全部または一部に導電性繊維を使用した導電布が存在する（特許文献１）。この導電布は、人が着る服、車の座席シート、ベビーカーの座席シート、抱っこ紐等の材料として使用される。例えば人が着る服の場合、服に周囲の温度や湿度、人の脈拍を測定するセンサユニットを装着し、当該人の周りの温度や湿度、人の脈拍を測定し、測定結果に基づいて、例えば当該人が熱中症に罹る可能性を判断する。また、車の座席シートの表面に同様のセンサユニットを取り付けて、乗車している人の周りの温度や湿度、人の脈拍を測定し、座席シートに人が座っているかを判断する。

そして、このような測定は、服や座席シートに、発信機、複数のセンサユニット、受信機を取り付けて行う。そのため、発信機と複数のセンサユニット間、また、複数のセンサユニットと受信機間を、それぞれ複数の線で接続していた。

特開２００１－３５５１０８号公報

このように、受信機と各センサユニットとをそれぞれ接続するためには、センサユニットの数だけ接続用の線を接続しなければならず、煩雑であった。

本発明は、受信機と複数のセンサとの接続が煩雑にならない信号処理システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の信号処理システムは、導電部を備え導電性を有する布と、前記導電部と接続されて前記布に取り付けられ、所定の発振周波数の搬送波を前記導電部に発信する発信機と、前記導電部と接続されて前記布に取り付けられ、それぞれが、センサ素子と、前記センサ素子の状態に応じて発振する発振部と、前記導電部に接続され、前記発振部の出力に応じてオンオフ動作して前記搬送波を変調する信号を出力する変調用トランジスタと、を備え、検知対象の状態に応じて前記搬送波を変調する前記信号を出力する複数のセンサと、前記導電部と接続されて前記布に取り付けられ、変調された前記搬送波を復調して前記センサごとの信号を取り出す受信機と、を備え、前記複数のセンサのそれぞれにおいて前記変調用トランジスタをオンオフさせる周波数は、互いにすべて異なる。

本発明によれば、発信機および受信機と複数のセンサとを導電性を有する布で接続するため、非常に簡便な信号処理システムを提供することができる。

図１は、実施形態に係る信号処理システムのハードウェア構成を示す図である。 図２は、実施形態において各部で出力される信号を示すタイミングチャートである。 図３は、変調用トランジスタのオン、オフを示す図である。 図４は、変調用トランジスタがオン、オフしたときの導電体から出力される変調波を示すタイミングチャートである。 図５は、受信機において信号を復調する場合の信号をスペクトル解析した図である。 図６は、導電性繊維が編み込まれた服に実施形態に係る信号処理システムを適用した例を示す図である。 図７は、導電性繊維が編み込まれた車の座席シートに実施形態に係る信号処理システムを適用した例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。

図１は、実施形態に係る信号処理システムの概略を示した図である。図１に示すように、信号処理システムは、発信機１、導電性繊維を織りこんだ布２、複数個のセンサユニット３、受信機４を備える。発信機１は、導電部である繊維２２により受信機４と電気的に接続される。複数個のセンサユニット３も、それぞれが繊維２２により電気的に接続される。

発信機１は、発振周波数ｆ０の搬送波Ｎ１を生成する。搬送波Ｎ１は、音声、映像、データ等の個別の情報を重畳させて伝送するための信号である。実施形態では、搬送波Ｎ１は、複数のセンサユニット３のそれぞれから出力された出力波ＤＰ（搬送波を変調する信号）を重畳させて繊維２を伝送する。

発信機１は、生成した搬送波Ｎ１を抵抗Ｒ０を介して繊維２２に発信する。また、発信機１は、生成した搬送波Ｎ１を受信機４に発信する。なお、搬送波Ｎ１は、説明の都合上矩形波であるとして説明する。

布２は、繊維２１と繊維２２で形成される。繊維２１は、例えばポリエステル等の繊維で形成される。繊維２２は、金属状の糸等の電気を通す導電性繊維である。布２は、繊維２１と繊維２２が、それぞれ格子状に織り込んで形成される。図１において、横に織り込まれた繊維２２Ａと、縦に織り込まれた繊維２２Ｂは、交点２２Ｐにおいて互いに接触している。そのため、繊維２２Ａと繊維２２Ｂは、互いに導通しており、電気的に繋がっている。発信機１は、繊維２２Ａのうちの一つである繊維２２Ａ１と電気的に接続している。また、受信機４は、繊維２２Ａのうちの一つである繊維２２Ａ３と電気的に接続している。すなわち、発信機１と受信機４は、１本の導電体で接続されているに等しい。なお、繊維２２は、導電性を有する物体であれば、金属以外の物体であってもよいし、導電性を有する物体が混入された物体であってもよい。なお、実施形態では、繊維２２は、布２の表側と裏側の両側に露出するように折り込まれている。

複数個のセンサユニット３は、それぞれ繊維２２に接続されている。実施形態では、センサユニット３－１、センサユニット３－２、…、センサユニット３－ＮのＮ個のセンサユニット３がそれぞれ繊維２２に接続される。具体的には、センサユニット３－１は繊維２２Ｂ１と電気的に接続される。センサユニット３－２は繊維２２Ｂ２と電気的に接続される。センサユニット３－Ｎは繊維２２ＢＮと接続される。センサユニット３-１～センサユニット３－Ｎは、どの繊維２２と接続されていてもよい。なお、以降センサユニット３－１～センサユニット３－Ｎを総称する場合はセンサユニット３という。すなわち、発信機１とセンサユニット３は、１本の導電体で接続されているに等しい。また、受信機４とセンサユニット３は、１本の導電体で接続されているに等しい。なお、センサ３Ａは、センサユニット３とセンサ素子５１とを合わせたものである。

センサユニット３は、発振部３１、整流部３２、変調用トランジスタ３３を備える。また、センサユニット３は、センサ素子５１を接続する。センサ素子５１は、抵抗性または容量性の素子である。センサ素子５１は、例えば周囲の温度、湿度、輝度等の検知対象の状態を検知する。また、センサ素子５１は、例えば人の心拍を検知する。また、センサ素子５１は、例えば荷重を検知する。センサ素子５１は、検知対象の状態を検知した場合と検知していない場合とで、内部抵抗の抵抗値が異なる。また、センサ素子５１は、検知した検知対象の状態の変化に応じて内部抵抗の抵抗値が変化する。例えば、センサ素子５１が検知した検知対象が温度である場合、検知した温度が１０度である場合と３０度である場合とで内部抵抗の抵抗値が異なる。そのため、センサ素子５１は、検知対象の状態に応じた出力となる。

発振部３１は、内部に抵抗３１Ｒ、コンデンサ３１Ｃ、増幅器等を備える。発振部３１は、抵抗３１Ｒの抵抗値と、コンデンサ３１Ｃの容量と、センサ素子５１の内部抵抗に応じた固有の周波数で発振する。そして、各センサユニット３に内蔵された発振部３１は、それぞれ異なる周波数で発振する。

整流部３２は、繊維２２内を伝導する搬送波Ｎ１を入力して整流および平滑し、直流電圧を生成して端子３４に印加する。整流部３２が印加した直流電圧は、発振部３１等の駆動電源、すなわちセンサユニット３が駆動するための電源となる。

変調用トランジスタ３３は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor）型トランジスタで構成される。変調用トランジスタ３３は、発振部３１から発信される発振波ＤＲがゲートに入力される。すなわち、変調用トランジスタ３３は、発振部３１から発信される発振波ＤＲに応じてオン、オフの動作を行う。換言すると、変調用トランジスタ３３は、発振部３１から出力される発振波ＤＲの発振周波数に応動してオン、オフを繰り返すスイッチとして機能する。この変調用トランジスタ３３がオン、オフする周波数は、搬送波Ｎ１の発振周波数より低い。また、センサユニット３－１における変調用トランジスタ３３がオン、オフする周波数、センサユニット３－２における変調用トランジスタ３３がオン、オフする周波数、…、センサユニット３－Ｎにおける変調用トランジスタ３３がオン、オフする周波数は、互いにすべて異なる周波数となるよう、発振部３１における抵抗３１Ｒの抵抗値とコンデンサ３１Ｃの容量が調整されている。

変調用トランジスタ３３がオフ状態の場合には、繊維２２を伝導する搬送波Ｎ１は発信機１が生成した搬送波Ｎ１の振幅を維持する。しかしながら、変調用トランジスタ３３がオン状態の場合には、繊維２２を伝導する搬送波Ｎ１は、発信機１が生成した振幅から変化する。すなわち、変調用トランジスタ３３がオン状態の場合には、繊維２２を伝導する搬送波Ｎ１の振幅は、変調用トランジスタ３３によって搬送波Ｎ１の振幅より小さく変調される。これを振幅変調という。すなわち、変調用トランジスタ３３は、搬送波Ｎ１を変調した変調波Ｎ２を生成させる。

また、例えば、センサユニット３－１の変調用トランジスタ３３のみがオン状態の場合は、センサユニット３－１は繊維２２Ｂ１と接続されているため、繊維２２を伝送される搬送波Ｎ１は、センサユニット３－１の変調用トランジスタ３３によって変調される。また、センサユニット３－１の変調用トランジスタ３３に加えてセンサユニット３－２の変調用トランジスタ３３もオン状態の場合には、繊維２２を伝送される搬送波Ｎ１は、センサユニット３－１の変調用トランジスタ３３およびセンサユニット３－２の変調用トランジスタ３３によって変調される。センサユニット３－１の変調用トランジスタ３３およびセンサユニット３－２の変調用トランジスタ３３によって変調された変調波Ｎ２は、センサユニット３－１の変調用トランジスタ３３によって変調された変調波Ｎ２より大きく変調される。すなわち、センサユニット３－１の変調用トランジスタ３３およびセンサユニット３－２の変調用トランジスタ３３によって変調された変調波Ｎ２の振幅は、センサユニット３－１の変調用トランジスタ３３によって変調された変調波Ｎ２の振幅より小さい。換言すると、同時にオン状態となる変調用トランジスタ３３の数が多くなるほど、搬送波Ｎ１はより振幅が小さくなるように変調される。

受信機４は、変調波Ｎ２を復調して復調波ＳＧ（センサごとの信号）を取り出す。復調とは、変調波Ｎ２に重畳された低周波の信号を取り出すことをいう。実施形態では、高周波の搬送波Ｎ１に、発振波ＤＲに基づいてオン、オフされた変調用トランジスタ３３から出力される低周波の出力波ＤＰが重畳されて変調された変調波Ｎ２から、発振部３１から発信された発振波ＤＲに相当する復調波ＳＧを取り出すことを復調いう。なお、出力波ＤＰは、発振波ＤＲに基づいて変調用トランジスタ３３がオン、オフしたときの変調用トランジスタ３３のドレイン端子から繊維２２に出力される信号であり、発振波ＤＲと同一の発振周波数を有する。

受信機４は、包括線検波機４１、ローパスフィルタ（以降「ＬＰＦ」と省略する）４２、複数個のバンドパスフィルタ（以降「ＢＰＦ」と省略する）４３を備える。複数個のＢＰＦ４３は、それぞれ異なる周波数帯域の情報のみを取り出す。包括線検波機４１の出力はＬＰＦ４２と電気的に接続される。また、ＬＰＦ４２の出力は複数のＢＰＦ４３と電気的に接続される。

包括線検波機４１は、公知の回路構成であり、入力された変調波Ｎ２から当該変調波Ｎ２の包括線波Ｐを抽出する。包括線検波機４１は、発信機１および繊維２２と接続される。包括線検波機４１は、発信機１から搬送波Ｎ１を入力する。また、包括線検波機４１は、繊維２２Ａ３から変調波Ｎ２を入力する。包括線検波機４１は、入力された変調波Ｎ２に基づいて、当該変調波Ｎ２に係る包括線波Ｐを抽出する。

抽出された包括線波Ｐは周波数ｆ０が２倍化された高周波成分を含む。ＬＰＦ４２は、包括線検波機４１から出力された包括線波Ｐを入力する。ＬＰＦ４２は、入力された包括線波Ｐから周波数がｆ０の２倍の高周波成分を取り除く。

複数のＢＰＦ４３は、変調波Ｎ２を復調して、変調波Ｎ２からそれぞれ異なる周波数帯域の復調波ＳＧを取り出す。複数のＢＰＦ４３は、それぞれ、センサユニット３－１で生成される発振波ＤＲ１に対応した復調波ＳＧ１のみを取り出すＢＰＦ、センサユニット３－２で生成される発振波ＤＲ２に対応した復調波ＳＧ２のみを取り出すＢＰＦ、・・・、センサユニット３－Ｎで生成される発振波ＤＲＮに対応した復調波ＳＧＮのみを取り出すＢＰＦの、計Ｎ個のＢＰＦである。

ここからは、発信機１が生成した搬送波Ｎ１を繊維２２に発信し、発信された搬送波Ｎ１が複数のセンサユニット３（具体的には変調用トランジスタ３３）から出力される出力波ＤＰに基づいて変調（振幅変調）され、受信機４が変調された変調波Ｎ２を復調するまでの工程について説明する。図２は、発信機１、センサユニット３、繊維２２、受信機４でそれぞれ出力される信号を示すタイミングチャートである。なお、図２では、センサユニット３－１とセンサユニット３－２の２個のセンサユニット３から出力波ＤＰが出力されるとして以降説明する。

発信機１は、所定の発振周波数の搬送波Ｎ１を繊維２２に発信する。搬送波Ｎ１の発振周波数はｆ０である。また、センサユニット３－１の発振部３１は、発振波ＤＲ１（端子３５における波形）を生成する。発振波ＤＲ１の発振周波数はｆ１であり、搬送波Ｎ１の発振周波数ｆ０より低い。また、センサユニット３－２の発振部３１からは、発振波ＤＲ２（端子３５における波形）を生成する。発振波ＤＲ２の発振周波数はｆ２であり、発振周波数ｆ０および発振周波数ｆ１より低い。すなわち、発振周波数ｆ０＞発振周波数ｆ１＞発振周波数ｆ２である。次に、複数のセンサユニット３がそれぞれ生成した発振波ＤＲに基づく出力波ＤＰをそれぞれ繊維２２に出力して搬送波Ｎ１に重畳させた変調波Ｎ２を生成する。以下、具体的に説明する。

センサユニット３－１の変調用トランジスタ３３およびセンサユニット３－２の変調用トランジスタ３３がいずれもオフの場合は、繊維２２を伝導する搬送波Ｎ１は変調されない。時刻ｔ１になると、センサユニット３－１で生成された発振波ＤＲ１に基づいて搬送波Ｎ１を変調する。すなわち、時刻ｔ１になると、発振波ＤＲ１に基づいてセンサユニット３－１の変調用トランジスタ３３がオン状態となる。すると、センサユニット３－１から発振波ＤＲ１に対応した出力波ＤＰ１がローレベル（以降「Ｌレベル」という）で繊維２２に出力され、搬送波Ｎ１は振幅が減少するように変調される。続いて時刻ｔ２になると、センサユニット３－２で生成された発振波ＤＲ２に基づいて、変調された搬送波Ｎ１をさらに変調する。すなわち、時刻ｔ２になると、発振波ＤＲ２に基づいてセンサユニット３－２の変調用トランジスタ３３がオン状態となる。すると、センサユニット３－２から発振波ＤＲ２に対応した出力波ＤＰ２がＬレベルで出力され、搬送波Ｎ１はさらに振幅が減少し、振幅が最小となるように変調される。

次に時刻ｔ３になると、センサユニット３－１で生成された発振波ＤＲ１に基づいて変調された搬送波Ｎ１を変調する。すなわち、時刻ｔ３になると、発振波ＤＲ１に基づいてセンサユニット３－１の変調用トランジスタ３３がオフ状態となる。すると、センサユニット３－１から発振波ＤＲ１に対応した出力波ＤＰ１がハイレベル（以降「Ｈレベル」という）で出力され、センサユニット３－１による搬送波Ｎ１の変調は解除され、搬送波Ｎ１は、振幅が最小の状態から振幅が減少状態にもどるように変調される。次に時刻ｔ４になると、センサユニット３－１で生成された発振波ＤＲ１に基づいて搬送波Ｎ１を変調する。すなわち、時刻ｔ４になると、発振波ＤＲ１に基づいてセンサユニット３－１の変調用トランジスタ３３が再びオン状態となる。すると、センサユニット３－１から発振波ＤＲ１に対応した出力波ＤＰ１がＬレベルで出力され、搬送波Ｎ１はさらに振幅が減少する（振幅が最小となる）ように変調される。次に時刻ｔ５になると、センサユニット３－１で生成された発振波ＤＲ１に基づいて搬送波Ｎ１を変調する。すなわち、時刻ｔ５になると、発振波ＤＲ１に基づいてセンサユニット３－１の変調用トランジスタ３３が再びオフ状態となる。すると、センサユニット３－１から発振波ＤＲ１に対応した信号の出力がＨレベルで出力され、センサユニット３－１による搬送波Ｎ１の変調は解除され、振幅が減少状態にもどる。

次に時刻ｔ６になると、センサユニット３－２で生成された発振波ＤＲ２に基づいて搬送波Ｎ１を変調する。すなわち、時刻ｔ６になると、発振波ＤＲ２に基づいてセンサユニット３－２の変調用トランジスタ３３がオフ状態となる。すると、センサユニット３－２から発振波ＤＲ２に対応した信号の出力がＨレベルで出力され、センサユニット３－２による搬送波Ｎ１の変調は解除される。

次に、時刻ｔ７になると、センサユニット３－１で生成された発振波ＤＲ１に基づいて搬送波Ｎ１を変調する。すなわち、時刻ｔ７になると、発振波ＤＲ１に基づいてセンサユニット３－１の変調用トランジスタ３３がオン状態となる。すると、センサユニット３－１から発振波ＤＲ１に対応した信号がＬレベルで出力され、搬送波Ｎ１は振幅が減少する（振幅が減少する）ように変調される。次に時刻ｔ８になると、センサユニット３－１で生成された発振波ＤＲ１に基づいて搬送波Ｎ１を変調する。すなわち、時刻ｔ８になると、センサユニット３－１で生成された発振波ＤＲ１に基づいて搬送波Ｎ１を変調する。具体的には、時刻ｔ８になると、発振波ＤＲ１に基づいてセンサユニット３－１の変調用トランジスタ３３がオフ状態となる。すると、センサユニット３－１から発振波ＤＲ１に対応した信号の出力がＨレベルで出力され、センサユニット３－１による搬送波Ｎ１の変調は解除される。

時刻ｔ９以降は、センサユニット３－１およびセンサユニット３－２は、時刻ｔ１～時刻ｔ８の動作を繰り返す。このようなセンサユニット３－１およびセンサユニット３－２の動作に伴って搬送波Ｎ１が変調された信号が変調波Ｎ２である。変調波Ｎ２は、受信機４の包括線検波機４１に入力される信号である。

受信機４は、繊維２２から入力された変調波Ｎ２（変調された搬送波Ｎ１）を復調して復調波ＳＧを取り出す。すなわち、包括線検波機４１は、変調波Ｎ２を包括線検波して包括線波Ｐを生成する。包括線波Ｐは、変調波Ｎ２の振幅が減少すると立ち下がり、変調波Ｎ２の振幅が増加すると立ち上がる波形である。この包括線波Ｐには、周波数がｆ０の２倍の高周波成分が重畳されている。続いて、ＬＰＦ４２によって包括線波Ｐに重畳されている高周波成分を取り除き、ＢＰＦ４３によって復調波ＳＧ１と復調波ＳＧ２を取り出す。

復調波ＳＧ１は、センサユニット３－１に対応したＢＰＦ４３から取り出される。復調波ＳＧ１は、包括線波Ｐが立ち上がった後の最初の立ち下りで立ち下り、包括線波Ｐが立ち下がった後の最初の立ち上がりで立ち上がる波形である。復調波ＳＧ１は、発振波ＤＲ１の波形を上下反転させた、発振波ＤＲ１と同一周波数（ｆ１）の波形である。

復調波ＳＧ２は、センサユニット３－２に対応したＢＰＦ４３から取り出される。復調波ＳＧ２は、包括線波Ｐの連続する２回目の立ち下りで立ち下り、包括線波Ｐの連続する２回目の立ち上がりで立ち上がる波形である。復調波ＳＧ２は、発振波ＤＲ２の波形を上下反転させた、発振波ＤＲ２と同一周波数（ｆ２）の波形である。

このように、実施形態では、発信機１が繊維２２に搬送波Ｎ１を発信し、複数のセンサで生成された発振波ＤＲに基づく出力波ＤＰを繊維２２に出力して、繊維２２に伝導された搬送波Ｎ１を変調波Ｎ２に変調し、受信機４が、変調波Ｎ２を復調して復調波ＳＧを取り出す。そのため、発信機１および受信機４と複数のセンサユニット３とをいずれも繊維２２で接続すればよく、発信機および受信機と複数のセンサとの接続が煩雑になることはない。

続いて、変調用トランジスタ３３のオン、オフに伴って搬送波Ｎ１が変調波Ｎ２に変調される原理について説明する。図３は、変調用トランジスタ３３のオン、オフを示す図である。なお、発信機１と繊維２２の間には抵抗Ｒ０を挿入し、変調用トランジスタ３３は、ドレイン端子（端子３６）が繊維２２と電気的に接続され、変調用トランジスタ３３とグラウンドレベルとの間には抵抗ＲＬが挿入されている。

図３（ａ）は、変調用トランジスタ３３がオンしている状態を示す。端子３５にＨレベルの発振波ＤＲが出力される（すなわち、変調用トランジスタ３３のゲート端子にＨレベルの発振波ＤＲが入力される）と、変調用トランジスタ３３はオン状態となる。変調用トランジスタ３３がオン状態となると、変調用トランジスタ３３のドレイン端子－ソース端子間が導通して電流が流れ、変調用トランジスタ３３のドレイン端子は、電位が低い出力波ＤＰを繊維２２に出力する。

図３（ｂ）は、変調用トランジスタ３３がオフしている状態を示す。端子３５にＬレベルの発振波が出力される（すなわち、変調用トランジスタ３３のゲート端子にＬレベルの発振波が入力される）と、変調用トランジスタ３３はオフ状態となる。変調用トランジスタ３３がオフ状態となると、変調用トランジスタ３３のドレイン端子－ソース端子間に流れる電流が遮断され、変調用トランジスタ３３のドレイン端子は、電位が高い出力波ＤＰを繊維２２に出力する。

図４は、センサユニット３－１において、発振波ＤＲ１に基づいて、変調用トランジスタ３３のドレイン端子から繊維２２に出力された出力波ＤＰによって、搬送波Ｎ１を変調した変調波Ｎ２を示すタイミングチャートである。発振波ＤＲ１が図４のように発振した場合の搬送波Ｎ１の変調波Ｎ２への変化について説明する。発振波ＤＲ１がＬレベルの状態（すなわち、時刻ｔ２２－時刻ｔ２３、時刻ｔ２４－時刻ｔ２５、時刻ｔ２６－時刻ｔ２７、時刻ｔ２８－時刻ｔ２９、時刻ｔ３０－時刻ｔ３１の間）では、変調用トランジスタ３３がオフしている。この状態での変調波Ｎ２の振幅は、搬送波Ｎ１の振幅と同じ振幅である。これに対して、発振波ＤＲ１がＨレベルの状態（すなわち、時刻ｔ２１－時刻ｔ２２、時刻ｔ２３－時刻ｔ２４、時刻ｔ２５－時刻ｔ２６、時刻ｔ２７－時刻ｔ２８、時刻ｔ２９－時刻ｔ３０、時刻ｔ３１－時刻ｔ３２の間）では、変調用トランジスタ３３がオンしている。この状態では、変調波Ｎ２の振幅は、変調波Ｎ２の振幅＝搬送波Ｎ１の振幅・抵抗ＲＬの抵抗値／（抵抗Ｒ０の抵抗値＋抵抗ＲＬの抵抗値）に従い減少する。

図４には示していないが、図４の変調波Ｎ２に対して、さらにセンサユニット３－２における発振波ＤＲ２に基づく出力波ＤＰ２が出力された場合は、図４に示す搬送波Ｎ１はさらに変調され、搬送波Ｎ１の振幅は、上式に基づいてさらに減少する。

図５は、受信機４が受信し、包括線検波した包括線波Ｐから復調波ＳＧを取り出すまでの各信号をスペクトル解析した図である。図５（ａ）は、搬送波Ｎ１をスペクトル解析した図である。図５（ａ）に示すように、搬送波Ｎ１は、横軸における周波数ｆ０の位置に、縦軸方向に搬送波Ｎ１の振幅の大きさ分の長さの矢印で表される。また、図５（ｂ）は、搬送波Ｎ１に加え、センサユニット３－１から出力される出力波ＤＰ１とセンサユニット３－２から出力される出力波ＤＰ２をスペクトル解析した図である。出力波ＤＰ１の波形は、図５（ｂ）に示すように、搬送波Ｎ１のスペクトル波形を中心として、搬送波Ｎ１の波形から出力波ＤＰ１の周波数ｆ１分両側に離れた位置に表わされる。出力波ＤＰ２の波形は、図５（ｂ）に示すように、搬送波Ｎ１のスペクトル波形を中心として、搬送波Ｎ１の波形から出力波ＤＰ２の周波数ｆ２分両側に離れた位置に表わされる。

図５（ｃ）は、包括線波Ｐから、周波数がｆ０の２倍となった高周波成分をＬＰＦ４２で取り去った図である。図５（ｄ）は、図５（ｃ）の波形から、それぞれのＢＰＦ４３によって復調波ＳＧ１（発振波ＤＲ１に相当する）と復調波ＳＧ２（発振波ＤＲ２に相当する）の波形を復調する図である。

ここからは、上述の信号処理システムを、布２を使用して形成された服Ｆに適用した例について説明する。図６は、繊維２２が編み込まれた布２を使用した服Ｆに実施形態に係る信号処理システムを適用した例を示す図である。図６に示すように、服Ｆには、発信機１、複数（実施形態ではセンサユニット３-１、センサユニット３-２、センサユニット３-３の３個）のセンサユニット３、受信機４が取り付けられている。

センサユニット３は、それぞれ繊維２２と接続される。センサユニット３-１は、服Ｆの周囲の温度を測定するセンサユニット３である。センサユニット３-１は、繊維２２に接続されて服Ｆの表側（外側）に取り付けられている。センサユニット３-２は、服Ｆの周囲の湿度を測定するセンサユニット３である。センサユニット３-２は、服Ｆの表側に取り付けられている。センサユニット３-３は、服Ｆを着用した人の心拍を測定するセンサユニット３である。センサユニット３-３は、服Ｆの裏側（内側）に取り付けられている。発信機１と受信機４は、服Ｆの適切な場所（例えばポケットの中）に取り付けられる。

発信機１は、繊維２２に接続されて服Ｆに取り付けられる。発信機１は、繊維２２に搬送波Ｎ１を発信する。各センサユニット３は、搬送波Ｎ１を受信してセンサユニット３を起動するための直流電圧を生成する。センサユニット３は、測定した検知対象の状態に基づいた周波数の出力波ＤＰを出力する。出力された出力波ＤＰに基づいて、搬送波Ｎ１に重畳され搬送波Ｎ１は変調波Ｎ２に変調される。

受信機４は、繊維２２に接続されて服Ｆに取り付けられる。受信機４は変調波Ｎ２を受信する。包括線検波機４１は、受信した変調波Ｎ２を包括線検波して包括線波Ｐを生成する。ＬＰＦ４２は、生成した包括線波Ｐから周波数ｆ０の２倍の高周波成分を取り除く。そしてＢＰＦ４３が、各センサユニット３が検知した検知対象の状態に基づいた復調波ＳＧを取り出す。受信機４は、取り出された復調波ＳＧを、情報を収集する外部装置（例えばスマートフォン）に無線で送信する。外部装置または当該外部装置を操作する人は、受信した人の周囲の温度、湿度、人の心拍の情報に基づいて、例えば当該人の健康状態（例えば、熱中症に罹る可能性）を判断することができる。

このように、服Ｆに信号処理システムを適用した場合に、信号処理システムは、繊維２２に接続された複数のセンサユニット３から受信機４に出力される、温度、湿度、心拍に係る出力波ＤＰに基づいて搬送波Ｎ１を変調波Ｎ２に変調し、受信機４が変調波Ｎ２を復調して温度、湿度、心拍に係る復調波ＳＧを復調することができる。

ここからは、上述の信号処理システムを、布２で形成された車Ｃの座席シートＳに適用した例について説明する。図７は、繊維２２が編み込まれた布２を使用した座席シートＳに実施形態に係る信号処理システムを適用した例を示す図である。図７に示すように、座席シートＳには、発信機１、複数（実施形態ではセンサユニット３-１、センサユニット３-２、センサユニット３-３の３個）のセンサユニット３、受信機４が取り付けられている。

センサユニット３は、繊維２２と接続される。センサユニット３-１は、座席シートＳの周囲の温度を測定するセンサユニット３である。センサユニット３-１は、座席シートＳに取り付けられている。センサユニット３-２は、座席シートＳの周囲の湿度を測定するセンサユニット３である。センサユニット３-２は、座席シートＳに取り付けられている。センサユニット３-３は、座席シートＳにかけられている荷重を検知する荷重センサを備えたセンサユニット３である。

発信機１は、繊維２２に接続されて座席シートＳに取り付けられる。発信機１は、繊維２２に搬送波Ｎ１を発信する。各センサユニット３は、搬送波Ｎ１を受信してセンサユニット３を起動するための直流電圧を生成する。センサユニット３は、座席シートＳの周囲の気温と湿度を測定する。また、センサユニット３は、座席シートＳに所定以上の荷重が罹っているかを測定する。各センサユニット３は、測定した検知対象の状態に基づいた周波数の出力波ＤＰを出力する。出力された出力波ＤＰは、搬送波Ｎ１に重畳され搬送波Ｎ１は変調波Ｎ２に変調される。

受信機４は、繊維２２に接続されて座席シートＳに取り付けられる。変調波Ｎ２は受信機４が受信する。包括線検波機４１は、受信した変調波Ｎ２を包括線検波して包括線波Ｐを生成する。ＬＰＦ４２は、包括線波Ｐから周波数ｆ０の２倍の高周波成分を取り除く。そしてＢＰＦ４３が、各センサユニット３が検知した検知対象の状態に基づいた復調波ＳＧを取り出す。受信機４は、復調された復調波ＳＧを、情報を収集する外部装置（例えばスマートフォン）に無線で送信する。外部装置または当該外部装置を操作する人は、受信した周囲の温度、湿度、座席シートＳにかけられている荷重の情報に基づいて、例えば座席シートＳに人が着席しているかを判断することができる。例えば、５０ｋｇの荷重が罹っている場合、温度と湿度が低い場合は、座席シートＳには荷物が置かれていると判断する。また、例えば、５０ｋｇの荷重が罹っている場合、温度と湿度が所定値以上である場合は、座席シートＳには人が着席していると判断する。

このように、座席シートＳに信号処理システムを適用した場合に、信号処理システムは、繊維２２に接続された複数のセンサユニット３から出力される、温度、湿度、かかっている荷重に係る出力波ＤＰに基づいて搬送波Ｎ１を変調し、受信機４が変調波Ｎ２を復調して温度、湿度、荷重に係る復調波ＳＧを復調することができる。

以上説明したように、実施形態の信号処理システムは、繊維２２を備え導電性を有する布２と、繊維２２と接続されて布２に取り付けられ、所定の発振周波数の搬送波Ｎ１を繊維２２に発信する発信機１と、繊維２２と接続されて布２に取り付けられ、検知対象の状態に応じて搬送波Ｎ１を変調する信号を出力する複数のセンサ３Ａと、繊維２２と接続されて布２に取り付けられ、変調された搬送波Ｎ１を復調してセンサ３Ａごとの信号を取り出す受信機４と、を備える。そのため、繊維２２を介して複数のセンサ３Ａと受信機４とのデータのやり取りをすることができるので、センサ３Ａごとに、受信機４とのデータのやり取りをするための導線を設ける必要がないので、受信機４と複数のセンサとの接続が煩雑にならない。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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。この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。

例えば、実施形態では、布２を、繊維２１と繊維２２で構成されるとして説明した。しかしながらこれに限らず、布２は、繊維２１と、繊維２１上に印刷された導電性を有するインクで形成された格子状のパターンであってもよい。この場合、パターンが繊維２２の役目を果たす。また、繊維２２は、繊維２１で形成された布２の表面に導電性を有するアルミ箔等の薄箔を張り付けて形成してもよい。この場合、薄箔が繊維２２の役目を果たす。

また、実施形態では、布２は、繊維２１と繊維２２で構成されていると説明した。しかしながらこれに限らず、布２は、繊維２２のみで構成されていてもよい。

また、実施形態では、繊維２２は布２の表裏の両側に形成されるとした。しかしながらこれに限らず、繊維２２は、布２の表側のみ、あるいは裏側のみに形成されてもよい。

また、実施形態では、搬送波Ｎ１、変調波Ｎ２および発振波ＤＲを矩形波として説明した。しかしながらこれに限らず、搬送波Ｎ１、変調波Ｎ２および発振波ＤＲは正弦波であってもよい。

１ 発信機
２ 布
３ センサユニット
４ 受信機
２２ 繊維
３１ 発振部
３３ 変調用トランジスタ
４１ 包括線検波機
４２ ローパスフィルタ
４３ バンドパスフィルタ
５１ センサ
ＤＰ１ 出力波
ＤＰ２ 出力波
ＤＲ１ 発振波
ＤＲ２ 発振波
Ｎ１ 搬送波
Ｎ２ 変調波
Ｒ０ 抵抗
ＳＧ１ 復調波
ＳＧ２ 復調波
ｆ０ 発振周波数
ｆ１ 発振周波数
ｆ２ 発振周波数
Ｆ 服
Ｓ 座席シート

Claims (6)

1. 導電部を備え導電性を有する布と、
   前記導電部と接続されて前記布に取り付けられ、所定の発振周波数の搬送波を前記導電部に発信する発信機と、
   前記導電部と接続されて前記布に取り付けられ、それぞれが、センサ素子と、前記センサ素子の状態に応じて発振する発振部と、前記導電部に接続され、前記発振部の出力に応じてオンオフ動作して前記搬送波を変調する信号を出力する変調用トランジスタと、を備え、検知対象の状態に応じて前記搬送波を変調する前記信号を出力する複数のセンサと、
   前記導電部と接続されて前記布に取り付けられ、変調された前記搬送波を復調して前記センサごとの信号を取り出す受信機と、
   を備え、
   前記複数のセンサのそれぞれにおいて前記変調用トランジスタをオンオフさせる周波数は、互いにすべて異なる、
   信号処理システム。
2. 前記導電部は、前記布に編み込まれた導電性繊維である、
   請求項１に記載の信号処理システム。
3. 前記導電性繊維は、前記布に格子状に編み込まれている、
   請求項２に記載の信号処理システム。
4. 前記導電部は、前記布の表面に導電性のインクを印刷して構成されている、
   請求項１に記載の信号処理システム。
5. 前記センサは、前記搬送波から前記発振部を駆動させる直流電圧を生成する整流部、をさらに備えた、
   請求項１に記載の信号処理システム。
6. 前記発振部は、抵抗及びコンデンサを有し、
   前記抵抗の抵抗値と前記コンデンサの容量とは、前記複数のセンサのそれぞれにおいて前記変調用トランジスタをオンオフさせる周波数が互いにすべて異なる周波数となるように調整される、
   請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の信号処理システム。

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