(57)【要約】【課題】導電繊維と計測装置とを接続する配線量を削減できる外部刺激検出システムを提供する。【解決手段】繊維１２に導電繊維１３を織って構成されるシート状センサ１と、シート状センサ１に印加される外部刺激の大きさを演算する圧力検出ユニット２とを備え、導電繊維１３は、外部刺激によってインピーダンスが変化する感圧部１３ｂと、外部刺激によってインピーダンスが変化しない所定のインピーダンスの非感圧部１３ａとが形成されている。一方、圧力検出ユニット２は、外部刺激を検出する際に、導電繊維１３の端部から入力波を供給し、当該入力波が導電繊維１３内で反射した反射波を計測し、当該反射波に基づいて感圧部１３ｂのインピーダンスを演算して、感圧部１３ｂでの外部刺激の大きさを計測する。【選択図】図１
2008232954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非導電繊維に導電繊維を織って構成されるシート状センサと、
前記シート状センサに印加される外部刺激の大きさを演算する検出ユニットとを備え、
前記導電繊維は、外部刺激によってインピーダンスが変化する検知領域と、外部刺激によってインピーダンスが変化しない所定のインピーダンスの非検知領域とが形成されて構成され、
前記検出ユニットは、外部刺激を検出する際に、前記導電繊維の端部から入力波を供給し、当該入力波が前記導電繊維内で反射した反射波を計測し、当該反射波に基づいて前記検知領域のインピーダンスを演算して、前記検知領域での外部刺激の大きさを計測することを特徴とする外部刺激検出システム。
【請求項２】
前記導電繊維には、前記検知領域が複数形成され、
前記検出ユニットは、前記導電繊維からの反射波に基づいて各検知領域のインピーダンスを演算して、各検知領域での外部刺激の大きさを計測すること
を特徴とする請求項１に記載の外部刺激検出システム。
【請求項３】
前記シート状センサは、前記非導電繊維に、前記導電繊維が複数本織り込まれて構成され、
前記検出ユニットは、前記導電繊維ごとに、前記導電繊維の端部から入力波が供給され、当該入力波が当該導電繊維内で反射した反射波に基づいて前記検知領域での外部刺激の大きさを計測すること
を特徴とする請求項１に記載の外部刺激検出システム。
【請求項４】
前記シート状センサの検知領域は、当該シート状センサに対する外部刺激の印加面積よりも小さい面積とされていることを特徴とする請求項１に記載の外部刺激検出システム。
【請求項５】
前記検出ユニットは、前記検知領域で反射された反射波が減衰したタイミングで当該反射波のサンプリングを行い、当該検知領域のインピーダンスを演算すること
を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の外部刺激検出システム。
【請求項６】
前記導電繊維は、中心に配置された第１の導電繊維と、当該中心の導電繊維の周囲に円筒形に配置された第２の導電繊維とからなり、
前記非検知領域は、前記第１の導電繊維と前記第２の導電繊維との間を樹脂により絶縁した所定のインピーダンスである部位であり、
前記検知領域は、前記第１の導電繊維と前記第２の導電繊維との距離が前記外部刺激の大きさにより変化し、接触抵抗によってインピーダンスが変化する部位であること
を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の外部刺激検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状構造物に加わる外部刺激の大きさを計測する外部刺激検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シート面に対する圧力等の外部刺激を検知するシート状センサが知られている。このシート状センサは、圧力が加わる微小部位毎に圧力分布を計測する圧力分布検出装置に用いられる。この圧力分布検出装置は、例えば、車両座席の座り心地やベッドの寝心地を評価する評価装置に用いられる。
【０００３】
このシート状センサを用いた加圧力分布の計測方法としては、例えば、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１には、複数の導電繊維（表面温度抵抗変化導電繊維）を縦横に並べてシート状センサを構成することが記載されている。このシート状センサには、緩衝布の片側のある一つの導電繊維に電圧が印加され、緩衝布の別側のある一つの導電繊維を接地する。そして、この２つの導電繊維の間の電流を計測装置によって測定し、この２つの導電繊維の交差部分に加わっている圧力を推定する。この測定は、計測装置によって、２つの導電繊維を順に走査及び選択して行われる。これによって、従来では、計測装置によって、シート面の圧力分布を求めていた。
【特許文献１】特開２００３−３３２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した圧力計測方式を用いて一定領域内での圧力分布を計測する場合、導電繊維ごとに計測装置本体と接続する必要があるために、配線量が増すという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、導電繊維と計測装置とを接続する配線量を削減できる外部刺激検出システム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】
【０００６】
本発明に係る外部刺激検出システムは、非導電繊維に導電繊維を織って構成されるシート状センサと、シート状センサに印加される外部刺激の大きさを演算する検出ユニットとを備える。この外部刺激検出システムにおいて、導電繊維は、外部刺激によってインピーダンスが変化する検知領域と、外部刺激によってインピーダンスが変化しない所定のインピーダンスの非検知領域とが形成されて構成されている。一方、検出ユニットは、外部刺激を検出する際に、導電繊維の端部から入力波を供給し、当該入力波が導電繊維内で反射した反射波を計測し、当該反射波に基づいて検知領域のインピーダンスを演算して、検知領域での外部刺激の大きさを計測する。
【０００７】
このような外部刺激検出システムは、導電繊維の端部と検出ユニットとを接続するだけで、導電繊維における検知領域での外部刺激の大きさを計測できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る外部刺激検出システムによれば、導電繊維の端部と検出ユニットとを接続するだけで、導電繊維における検知領域での外部刺激の大きさを計測できるので、検出ユニットとシート状センサとを接続する配線量が少なくできるため、配線に要する容積が減少すると共に重量が軽くなり、結線部分の柔軟性も上がるなど、実装性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
本発明は、例えば図１に示すように構成された圧力検出システムのシート状センサ１に適用される。なお、以下の説明では、シート状センサ１に印加される外部刺激として圧力を検知する場合について説明する。
【００１１】
シート状センサ１は、綿やナイロン等の布地１１を構成する繊維（非導電繊維）１２に、非感圧部（非検知領域）１３ａと感圧部（検知領域）１３ｂとからなる導電繊維１３を織り込んだ構造となっている。導電繊維１３は、布地１１の全面に亘って圧力が検出できるように、布地１１の全面に亘って織り込まれている。このシート状センサ１は、１本の導電繊維１３のみを布地１１に織り込んでいる場合を示しているが、複数本の導電繊維１３を織り込んでも良いのは勿論である。このシート状センサ１は、圧力検出ユニット（検出ユニット）２と接続されている。
【００１２】
図１に示す例では、布地１１に１本の導電繊維１３を織り込んでいるので、シート状センサ１と圧力検出ユニット２との接続線は１本のみである。また、図１に示す例では、シート状センサ１に複数の感圧部１３ｂが形成されている場合を示しているが、１箇所であっても良い。また、感圧部１３ｂは、当該シート状センサ１に対する圧力の印加面積よりも小さい面積となっている。例えば、シート状センサ１が車両シートである場合、乗員の着座領域よりも小さい面積となっている。
【００１３】
シート状センサ１の導電繊維１３は、図２乃至図５に示すように構成されている。図２に示すように、導電繊維１３は、被覆材１３ｃによって導電繊維１３ｄ及び導電繊維１３ｆを被覆して構成されている。
【００１４】
被覆材１３ｃは、柔軟且つ電気的絶縁性のある材料である。この被覆材１３ｃは、導電繊維１３内部の導電繊維１３ｄ及び導電繊維１３ｆを外側からコーディングしている。この被覆材１３ｃの具体的な材料としては、ナイロン６，ナイロン６６等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、共重合成分を含むポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリルなどが挙げられる。これらの材料は、混合割合を変化させることで被覆材１３ｃの硬さの調節もできる。
【００１５】
導電繊維１３ｄ及び導電繊維１３ｆは、導電性高分子繊維や炭素繊維などからなる。導電繊維１３ｄは、導電繊維１３内径における略中央に設けられる。導電繊維１３ｄの一方の端部は、圧力検出ユニット２に接続され、導電繊維１３ｄの他方の端部は、終端部１３ｅとなっている。この終端部１３ｅは、導電繊維１３ｆと接続されている。導電繊維１３ｆは、導電繊維１３ｄよりも導電繊維１３内径における外側に備えられている。
【００１６】
図３乃至図５に示すように、中央の導電繊維１３ｄは、１本の導電繊維からなり、周囲の導電繊維１３ｆは、複数本の導電繊維からなる。導電繊維１３ｆは、メッシュ状の円筒をなして、導電繊維１３ｄを囲んでいる。
【００１７】
非感圧部１３ａでは、その断面図を図４に示すように、被覆材１３ｃの内部が空洞１３ｇとなっている。一方、感圧部１３ｂでは、図５に示すように、空洞１３ｇが設けられておらず、導電繊維１３ｄと導電繊維１３ｆとの間にも被覆材１３ｃが満たされている。
【００１８】
感圧部１３ｂの空洞１３ｇは、内壁付近に複数の導電繊維１３ｆが配置されている。この非感圧部１３ａに対して圧力の外部刺激がない場合、導電繊維１３ｆと導電繊維１３ｄとは接触せずに、空洞１３ｇが確保される。一方、非感圧部１３ａに対して圧力の外部刺激が与えられた場合、導電繊維１３ｆが導電繊維１３ｄに接触する方向に、空洞１３ｇが変形する。
【００１９】
導電繊維１３ｆと導電繊維１３ｄとが接触した場合、導電繊維１３ｄと導電繊維１３ｆとからなる抵抗体の抵抗値が低く変化する。非感圧部１３ａに大きな圧力が印加されて、導電繊維１３ｄと接触する導電繊維１３ｆの本数が多くなると、導電繊維１３ｄと導電繊維１３ｆとからなる抵抗体の抵抗値が更に低下する。
【００２０】
図６に示すように、非感圧部１３ａに対して加えられる圧力（加圧力）［Ｎ］が高くなるほど、導電繊維１３ｄと導電繊維１３ｆとからなる抵抗体のインピーダンス［Ω］が低くなる。すなわち、シート状センサ１に加えられる圧力と、導電繊維１３ｄと導電繊維１３ｆとからなる抵抗体のインピーダンスとは、反比例の関係となる。なお、非感圧部１３ａに圧力が印加されていない被覆材１３ｃのコーディングの反力Ｎ１である状態においては、導電繊維１３ｄと導電繊維１３ｆとからなる抵抗体のインピーダンスは、非常に高い値となる。
【００２１】
圧力検出ユニット２は、シート状センサ１に与えられている圧力を導電繊維１３の感圧部１３ｂごとに検出する。例えば、圧力検出システムが車両に搭載され、シート状センサ１が車両シートに織り込まれている場合、圧力検出ユニット２は、車両シートに乗員が着座しているか否か、乗員の姿勢等によって変化する圧力値を検出する。この圧力値は、例えば乗員の有無に基づいて各種の処理を行う他の電装機器に送信される。
【００２２】
圧力検出ユニット２は、その内部構成を図２に示すように、導電繊維１３の導電繊維１３ｄと接続されて、導電繊維１３ｄ及び導電繊維１３ｆにパルスを出力するパルス生成部２１を備える。このパルス生成部２１によって導電繊維１３に出力されるパルスは、導電繊維１３の入力波である。この入力波の電圧は、電圧計測部２２によって、反射波の電圧が重畳した状態で計測される。
【００２３】
電圧計測部２２によって計測された電圧は、記憶部２３に記憶される。記憶部２３に記憶された電圧値は、演算部２４によって読み込まれる。演算部２４は、読み込んだ電圧値から、感圧部１３ｂに印加されている圧力を算出する。この算出された圧力値は、図示しない圧力値を用いて各種演算を行う各種機器に送信される。このように、パルス生成部２１からパルスを導電繊維１３に出力し、電圧計測部２２によって電圧を検出し、記憶部２３によって電圧値を記憶し、演算部２４によって圧力値を演算する処理は、制御部２５によって制御される。
【００２４】
つぎに、上述したように構成された圧力検出システムにおける動作を、図７のタイミングチャートを参照して説明する。
【００２５】
圧力検出システムの制御部２５は、先ず、時刻ｔ１において、パルス生成部２１からパルスの出力を開始させる（図７（ａ））。これにより、時刻ｔ１以降から、圧力検出ユニット２から導電繊維１３に供給される電圧が立ち上がり始め（図７（ａ））、同時に、電圧計測部２２で計測する電圧も立ち上がり始める（図７（ｂ））。
【００２６】
電圧計測部２２は、時刻ｔ１から期間Ｔｓｆの経過時以降において、サンプリング間隔Ｔｓごとに電圧を計測する。なお、この期間Ｔｓｆ、サンプリング間隔Ｔｓの決定方法については後述する。このサンプリングされた電圧値は、記憶部２３に記憶される（図７（ｄ））。電圧計測部２２によって電圧をサンプリングする期間は、時刻ｔ１から期間Ｔｐまでである（図７（ｃ））。期間Ｔｐが終了する時刻ｔ２の後、制御部２５は、パルス生成部２１から導電繊維１３に出力するパルスを０にさせる。その後、圧力検出ユニット２の演算部２４は、記憶部２３に記憶された電圧値を用いて、導電繊維１３の反射係数、インピーダンスを算出し、圧力値を演算して、出力する。このインピーダンスは、図６に示したように、シート状センサ１に対する加圧力に相当する。
【００２７】
このような、パルス生成部２１からパルスを出力して電圧計測部２２で電圧値を計測して記憶部２３に電圧値を記憶する処理と、演算部２４で圧力値を演算する処理と、演算部２４から圧力値を出力する処理とは、所定の期間Ｔｃ内で行われる。
【００２８】
このような動作において、パルス生成部２１によって発生させたステップ状のパルスを導電繊維１３に入射すると、当該パルスである入力波は、非感圧部１３ａと感圧部１３ｂとの間のインピーダンスが変化する部分で反射される。この反射された反射波は、導電繊維１３の先端に戻ってくる。また、反射波は、導電繊維１３内のインピーダンスの変化している部分で反射され、多重反射を生じる。
【００２９】
電圧計測部２２で計測する電圧は、入射波と多重の反射波とが重畳した波形となっており、記憶部２３に記憶される。演算部２４は、当該入力波と多重反射との重畳波形から感圧部１３ｂのインピーダンスを演算する。この感圧部１３ｂのインピーダンスは、予め設定しておいた図６に示すインピーダンスと加圧力との関係をテーブル化したデータに基づいて、演算部２４によって圧力値に変換される。
【００３０】
このとき、演算部２４は、図８（ａ）に示すような導電繊維１３のインピーダンス分布と、図８（ｂ）に示す当該インピーダンス分布に対する入射波と反射波との関係に従って、導電繊維１３の感圧部１３ｂのインピーダンスを算出する。図８（ａ）に示すモデルは、導電繊維１３の線路を一定長さＬの区間に区切り、区間ごとにインピーダンスを設定した路線モデルである。この一定長さＬは、感圧部１３ｂの長さにしている。
【００３１】
図８（ａ）に示すように、一定長さごとの導電繊維１３のインピーダンスを、導電繊維１３の先端からＺ（０），Ｚ（１），Ｚ（２），・・・，Ｚ（６）する。この導電繊維１３の路線モデルにおいて、インピーダンスＺ（１），Ｚ（５）が感圧部１３ｂに相当する部分であり、Ｚ（０），Ｚ（２）  Ｚ（３）  Ｚ（４），Ｚ（６）が非感圧部１３ａに相当する部分である。インピーダンスＺ（０）〜インピーダンスＺ（６）のうち、インピーダンスＺ（１），インピーダンスＺ（５）は、シート状センサ１に対する加圧力によりインピーダンスが変化する未知インピーダンス部分であり、他は、加圧力によらずに一定の既知インピーダンスＺｓである。各インピーダンスの接続点での反射係数をｒ（０），ｒ（１），ｒ（２），・・・，ｒ（６）、各インピーダンスの接続点での透過係数をｔ（０），ｔ（１），ｔ（２），・・・，ｔ（６）とする。
【００３２】
反射係数ｒ（ｎ）は、インピーダンスＺ（ｎ−１）の区間からインピーダンスＺ（ｎ）の区間に波が伝わる場合に、下記の式１に示すように、
ｒ（ｎ）＝（Ｚ（ｎ）−Ｚ（ｎ−１））／（Ｚ（ｎ）＋Ｚ（ｎ−１））      （式１）
で与えられる。従って、インピーダンスが等しい区間の接合点の反射係数ｒ（０），ｒ（３），ｒ（４）は、０となり、反射は起きない。すなわち、例えばインピーダンスＺ（２）の区間とインピーダンスＺ（３）の区間との間では、反射波は発生しない。
【００３３】
また、未知インピーダンスＺ（１）の区間と未知インピーダンスＺ（５）の区間との両側のインピーダンスは、インピーダンスＺｓと等しい。従って、上記式１から、
ｒ（２）＝−ｒ（１）
ｒ（６）＝−ｒ（５）
となる。
【００３４】
入力波及び反射波の双方を指す導電繊維１３内の伝播波が、導電繊維１３での一区間の長さＬを往復するのに要する時間をＴｓとすると、路線モデルでの反射波は、周期Ｔｓで変化する。図８（ｂ）に示すように、入射波の周期Ｔｓでの電圧変化をＶｉ（ｎ）（ｎ＝０，１，２，・・・）、反射波の周期Ｔｓでの電圧変化をＶｏ（ｎ）（ｎ＝０，１，２，・・・）とすると、導電繊維１３の左端から入射される波と反射してくる波は、導電繊維１３の左端において時間軸方向（上から下）に記述される。
【００３５】
導電繊維１３への入射波は、導電繊維１３を左から右へ進むが、反射係数ｒ（ｎ）が０ではない部分では反射され、右から左へ進む。ｎを導電繊維１３上の区間の指標値、ｍを時間の指標値として、左から右へ向かう入射波をｆ（ｎ，ｍ）、右から左へ向かう反射波をｂ（ｎ，ｍ）とすると、入射波ｆ（ｎ，ｍ）と反射波ｂ（ｎ，ｍ）は、インピーダンスの接続点において以下の式２，３が成り立つ。
【００３６】
b(n,m)=r(n+1)*f(n,m)+t(n+1)*b(n+1,m-1)        （式２）
f(n,m)= t(n)*f(n-1,m)+r(n)*b(n,m-1)   （式３）
ただし、上記式２，３において、ｎ＜０、または、ｍ＜０のとき、
ｂ（ｎ，ｍ）＝ｆ（ｎ，ｍ）＝０
ｆ（０，ｍ）＝Ｖｉ（ｍ）、ｂ（０，ｍ）＝Ｖｏ（ｍ＋１）
となる。
【００３７】
また、反射係数ｒ（ｎ）と透過係数ｔ（ｎ）には
ｔ（ｎ）＝１＋ｒ（ｎ）        （式４）
の関係がある。
【００３８】
式１の関係から、反射係数ｒ（１）を求めることにより、未知インピーダンスＺ（１）が求まる。また、式２において、ｎ＝ｍ＝０とすると、Ｖｏ（１）＝ｒ（１）＊Ｖｉ（０）となるので、入射波Ｖｉ（０）の反射波Ｖｏ（０）を計測すれば反射係数ｒ（１）が算出できる。
【００３９】
しかし、入射波Ｖｉ（０）は、パルスの立ち上がりの初期の部分であり、パルスの電圧値が小さいためＳ／Ｎが低い。また、パルスの立ち上がりによる急激な電圧変化があるため、サンプリング時間の変動に対する電圧値の計測値の変動が大きい。このような理由から、パルス生成部２１から導電繊維１３にパルスを出力した直後の入力波Ｖｉ（０）と反射波Ｖｏ（０）を用いると、インピーダンスの算出誤差が大きくなる。よってインピーダンスの算出誤差を小さくするために、入射波が安定した部分で反射波の計測を行って、インピーダンスを算出する。
【００４０】
すなわち、図７（ａ）に示すように、入射波は、時間が経つほど変化が少なくなるので、時間指標値が大きい値を用いるようにしたいが、複数の未知インピーダンスの反射波が重畳すると算出が困難になるので、次の未知インピーダンスの反射波が重畳しない最大の時間指標値をもつ反射波を用いる。
【００４１】
反射係数ｒ（１）を求める場合、未知インピーダンスＺ（５）からの反射波が重畳しない最後の反射波は、Ｖｏ（４）であり、入射波Ｖｉ（０）から入力波Ｖｉ（３）に未知インピーダンスの両端での透過係数と反射係数を乗じた値の和で表される。透過係数と反射係数は、式４の関係があるので、反射係数ｒ（１）の多次元式となる。その次数は透過・反射の回数となるので、反射波Ｖｏ（４）では反射係数ｒ（１）の７次式となる。未知インピーダンスの変化範囲を制限して反射係数の大きさを０．３以下とすれば、５次以上の項（Ｖｉ（０），Ｖｉ（１）の反射）では、その大きさが全体の０．１％以下となるので、３次式で近似できる。よって、反射波Ｖｏ（４）は、下記式５に示すように、
Vo(4)=-r(1)^3*Vi(2)+(Vi(3)-Vi(2))*r(1)        （式５）
と表される。計測される波は、Ｖｉ（４）＋Ｖｏ（４）であるが、入射波Ｖｉ（２），Ｖｉ（３），Ｖｉ（４）はあらかじめ計測できるため、式５を解くことにより反射係数ｒ（１）を算出できる。
【００４２】
反射係数ｒ（１）が算出されれば、次の未知インピーダンスＺ（５）への入射波が算出できるので、同様の方法により反射波Ｖｏ（８）が反射係数ｒ（５）の３次式であらわされ、反射波Ｖｏ（８）を計測することにより、反射係数ｒ（５）を算出できる。
【００４３】
図８の路線モデルの場合、反射波Ｖｏ（４ｎ）（ｎ＝１，２，３・・・）をサンプリングすることで、反射係数ｒ（４ｎ＋１）（ｎ＝０，１，２，・・・）が算出され、式１により未知インピーダンスが算出できる。
【００４４】
最初の未知インピーダンスまでの区間数をｉ、未知インピーダンスの区間周期をｊとすると、反射波Ｖｏ（ｊ＊ｎ＋ｉ−１）（ｎ＝１，２，３，・・・）を計測して、反射係数ｒ（ｊ＊ｎ＋ｉ）（ｎ＝０，１，２，・・・）を順次算出することができる。
【００４５】
つぎに、図７に示した最初に電圧計測部２２で電圧をサンプリングする時間Ｔｓｆ及びサンプリング周期Ｔｓについて説明する。
【００４６】
入射波の立ち上がり始点からの最初のサンプリング時間Ｔｓｆ、および、サンプリング周期Ｔｓは、ｉ，ｊを上記のように定義し、入射波の伝播速度をｖとすると、
Ｔｓｆ＝２＊（ｉ＋ｊ−１）＊Ｌｓ／ｖ  （式６）
Ｔｓ＝２＊ｊ＊Ｌｓ／ｖ        （式７）
の関係がある。
【００４７】
また、期間Ｔｐは、導電繊維１３の総区間数をｕとすると
Ｔｐ＝２＊ｕ＊Ｌｓ／ｖ        （式８）
となる。これらのタイミングは、制御部２５によって制御されて、図７に示すようなタイミングで、パルス生成部２１，電圧計測部２２，記憶部２３，演算部２４は、動作する。
【００４８】
つぎに、本発明を適用した圧力検出システムにおいて、導電繊維１３の本数を増加させて、シート状センサ１に印加される圧力の大きさを求める場合について説明する。
【００４９】
上述した圧力検出システムにおいては、入射波が導電繊維１３の感圧部１３ｂを通過するたびに反射が生じるため、導電繊維１３内において伝播されるエネルギーは、減衰していく。従って、１本の導電繊維１３に設置できる感圧部１３ｂの個数には限界がある。例えば、感圧部１３ｂの反射係数が０．３の場合、１つの感圧部１３ｂを通過すると、当該感圧部１３ｂを通過する波のエネルギーは、入射した波のエネルギーの約８０％となる。このため、導電繊維１３における最後の感圧部１３ｂでの反射のエネルギーは、感圧部１３ｂを５箇所設けた場合には、入射した波の約１５％となり、感圧部１３ｂを１０箇所設けた場合には、入射した波の約２％となる。電圧計測部２２で検知される反射波のエネルギーが減少すると、電圧計測部２２の計測精度が要求されるようになり、且つＳ／Ｎが悪化するためインピーダンスの算出誤差の増大を招く。
【００５０】
従って、本発明を適用した圧力検出システムは、シート状センサ１内における感圧部１３ｂの個数を増加させる場合は、図９に示すように、導電繊維１３の本数を増加させることが望ましい。この圧力検出システムは、２本の導電繊維１３Ａ，１３Ｂを布地１１に織り込む。
【００５１】
圧力検出ユニット２は、図１０に示すように、導電繊維１３Ａ，１３Ｂとの接続部分に切替部３１を設置する。切替部３１は、導電繊維１３Ａに入力波を入力して電圧計測部２２で電圧を計測する状態と、導電繊維１３Ｂに入力波を入力して電圧計測部２２で電圧を計測する状態とを切り換える。これにより、導電繊維１３Ａ，１３Ｂを２本にするという少ない配線数で２倍の感圧部１３ｂをシート状センサ１内に配置して、シート状センサ１に対する加圧力を求めることができる。
【００５２】
以上説明したように、本発明に係る圧力検出システムによれば、圧力検出ユニット２とシート状センサ１とを接続する配線量が少なくできるため、配線に要する容積が減少すると共に重量が軽くなり、結線部分の柔軟性も上がるなど、実装性を向上させることができる。すなわち、圧力検出システムは、１本の導電繊維１３を布地１１に織り込んだシート状センサ１に対して、１本の配線で圧力検出ユニット２と接続し、当該導電繊維１３に入力波を供給して、当該入力波が導電繊維１３内で反射した反射波を計測し、当該反射波に基づいて感圧部１３ｂのインピーダンスを演算して、感圧部１３ｂでの外部刺激を計測することができる。
【００５３】
また、圧力検出システムによれば、導電繊維１３に形成された感圧部１３ｂごと圧力を計測することができるので、シート状センサ１内において異なる位置の圧力を計測することができる。
【００５４】
更に、圧力検出システムによれば、繊維１２に導電繊維１３Ａ，１３Ｂが複数本織り込まれて構成され、圧力検出ユニット２によって、導電繊維１３Ａ，１３Ｂごとに端部から入力波を供給して、各導電繊維１３Ａ，１３Ｂの感圧部１３ｂでの圧力を計測するので、シート状センサ１内により多くの感圧部１３ｂを配置でき、より多くの圧力値を得ることができる。
【００５５】
更にまた、圧力検出システムによれば、シート状センサ１の感圧部１３ｂを、当該シート状センサ１に対する圧力の印加面積よりも小さい面積としたので、確実にシート状センサ１に加わる外部刺激を検知できる。
【００５６】
更にまた、圧力検出システムによれば、感圧部１３ｂで反射された反射波が減衰したタイミングで当該反射波のサンプリングを行い、当該感圧部１３ｂのインピーダンスを演算するので、電圧計測部２２で検知できる電圧が安定した箇所で圧力値を演算できる。これにより、外部刺激の大きさに応じたインピーダンスの変化で生じた反射波を、変動の少ない時間で計測することができ、正確な圧力量を検出することができる。
【００５７】
更にまた、圧力検出システムは、導電繊維１３を、中心に配置された第１の導電繊維である導電繊維１３ｄと、当該導電繊維１３ｄの周囲に円筒形に配置された第２の導電繊維である導電繊維１３ｆとからなり、非感圧部１３ａを、導電繊維１３ｄと導電繊維１３ｆとの間を樹脂により絶縁した所定のインピーダンスである部位とし、感圧部１３ｂを、導電繊維１３ｄと導電繊維１３ｆとの距離が前記圧力により変化し、接触抵抗によってインピーダンスが変化する部位とした。これにより、シート状センサ１に外部刺激が加わることにより、当該外部刺激の大きさによって導電繊維１３ｆと導電繊維１３ｄとの接触度合いが変化する。これによって、インピーダンスの変化度合いから、外部刺激の大きさを求めることができ、加圧分布を正確に検出することができる。
【００５８】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明を適用した圧力検出システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した圧力検出システムにおけるシート状センサの内部構成及び圧力検出ユニットの内部構成を示すブロック図である。
【図３】シート状センサに織り込まれる導電繊維の内部構成を示す斜視図である。
【図４】導電繊維の感圧部の断面図である。
【図５】導電繊維の非感圧部の断面図である。
【図６】シート状センサへの加圧力と、導電繊維のインピーダンスとの関係を示す図である。
【図７】本発明を適用した圧力検出システムの動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）はパルス出力、（ｂ）は電圧入力、（ｃ）はサンプリング間隔、（ｄ）は処理内容である。
【図８】本発明を適用した圧力検出システムにおいて、導電繊維における多重反射を示す図であり、（ａ）は導電繊維の路線モデル、（ｂ）は入力波と反射波とが重畳するモデルを示す図である。
【図９】本発明を適用した圧力検出システムにおいて、複数本の導電繊維を設けた他のブロック図である。
【図１０】本発明を適用した圧力検出システムにおけるシート状センサの内部構成及び圧力検出ユニットの内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  シート状センサ
２  圧力検出ユニット
１１  布地
１２  繊維
１３  導電繊維
１３ａ  非感圧部
１３ｂ  感圧部
１３ｃ  被覆材
１３ｄ  導電繊維
１３ｅ  終端部
１３ｆ  導電繊維
１３ｇ  空洞
２１  パルス生成部
２２  電圧計測部
２３  記憶部
２４  演算部
２５  制御部
３１  切替部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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