(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれがセンサ素子と第１アンテナを備えており、生体に固定可能な複数のセンサモジュールと、
前記生体が装着可能な衣服であって、生地に沿って二次元的に広がっており互いに絶縁されている一対の導電体が組み込まれている衣服と、
前記一対の導電体と接続され、前記衣服が前記生体に装着されたときに前記生体に固定されている複数の前記センサモジュールのそれぞれと対向するように前記衣服に取り付け可能な複数のアンテナモジュールと、
前記一対の導電体と接続されているコントローラと、
を備えており、
それぞれの前記アンテナモジュールは、
前記衣服が前記生体に装着されたときに対応する前記センサモジュールの前記第１アンテナと近接対向するように配置されている第２アンテナと、
前記第２アンテナを前記一対の導電体と接続したり遮断したりするスイッチと、
識別子が割り当てられており、前記一対の導電体を通じて前記コントローラから送られる前記識別子を含む指令信号に基づいて前記スイッチを開閉するスイッチ制御回路と、
を備えており、
前記コントローラは、
特定の前記識別子を含むとともに前記スイッチを閉じさせる前記指令信号を前記一対の導電体に流し、
前記特定の前記識別子が割り当てられた前記スイッチ制御回路が前記指令信号に応答して前記スイッチが閉じられて通信可能になった前記センサモジュールの前記センサ素子（活性化センサ素子）へ前記一対の導電体と前記第１アンテナと前記第２アンテナを通じて電力を供給するとともに前記活性化センサ素子の出力信号を受信する、
ウエアラブル生体センシングシステム。
【請求項２】
前記コントローラは振幅偏移変調方式で、前記一対の導電体を通じて前記指令信号を送信するとともに前記活性化センサ素子の出力信号を受信する、請求項１に記載のウエアラブル生体センシングシステム。
【請求項３】
それぞれの前記センサモジュールは粘着剤により前記生体へ固定可能である、請求項１または２に記載のウエアラブル生体センシングシステム。
【請求項４】
複数の前記センサモジュールは、前記生体に密着する伸縮性衣服に取り付け可能である、請求項１または２に記載のウエアラブル生体センシングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、生体に取り付けられた複数のセンサモジュールからセンサ情報を収集するウエアラブル生体センシングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体（典型的には人体）に複数のセンサモジュールを取り付け、その複数のセンサモジュールの情報を集約して生体の各部の状態データを収集するシステムが提案されている（特許文献１、２）。センサとしては、温度センサ、心拍センサ、筋電位センサなどが挙げられる。生体の特定部位の状態を正確に計測し続けるには、生体に対してセンサを固定する必要がある。衣服にセンサを取り付ける態様では、生体の特定部位に対するセンサの位置が生体の動きによってずれてしまうからである。一方、センサの出力データを収集するコントローラを生体に取り付けるのは生体の動きを制約することになる。特許文献１のシステムでは、生体に取り付ける複数のセンサモジュールのそれぞれに近接するように衣服に複数の読み取り機を取り付ける。センサモジュールと読み取り機は無線タグを使った近接無線通信が可能である。また、読み取り機からセンサモジュールへの電力供給が可能になっている。センサモジュールに電源が不要となることから、センサモジュールの小型軽量化が図れる。センサモジュールと読み取り機は近接配置されるため、消費電力は小さい。
【０００３】
特許文献３には、体内に入れたカプセル型内視鏡に対して人体の外から電力を供給する装置が開示されている。その装置は、人体を囲む強力なコイルを備えており、コイルから電磁波で体内のカプセル型内視鏡へ電力を供給する。特許文献３の技術を応用し、生体を強力なコイルで囲み、生体の各所に取り付けられたセンサモジュールとコイルの間で給電と通信を行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２５１０４号公報
【特許文献２】特開２０１８−１８７０２３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１１９４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、センサモジュールと読み取り機は１対１の関係である。すなわち、センサモジュールと同数の読み取り機を衣服に取り付けなければならない。多数の読み取り機を取り付けると衣服が重くなるとともに、読み取り機の数に応じてシステム全体の消費電力が増大する。特許文献３の技術を適用し、複数のセンサモジュールに対して１個の強力な読み取り機でセンサデータを収集することが考えらえる。しかしながら、強力な読み取り機では生体の動きを制約することになる。また、読み取り機とセンサモジュールとの距離も長くなるため、無線通信や電力供給に要する電力も増大する。本明細書は、消費電力が小さく、かつ、生体の動きへの制約が小さい生体センシングシステム（ウエアラブル生体センシングシステム）を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示するウエアラブル生体センシングシステムは、生体に固定可能な複数のセンサモジュールと、生体が装着可能な衣服と、衣服に取り付け可能な複数のアンテナモジュールと、コントローラを備えている。それぞれのセンサモジュールは、センサ素子と第１アンテナを備えている。それぞれのセンサモジュールは、粘着剤により生体へ固定可能であってよい。あるいは、複数のセンサモジュールは、生体に密着する伸縮性衣服に取り付けられていてもよい。いずれの場合も、生体に対するセンサモジュールの位置を固定することができる。
【０００７】
衣服には、生地に沿って二次元的に広がっており互いに絶縁されている一対の導電体が組み込まれている。複数のアンテナモジュールは、一対の導電体と接続される。それぞれのアンテナモジュールは、衣服が生体に装着されたときに生体に固定されている複数のセンサモジュールのそれぞれと対向するように衣服に取り付け可能である。コントローラは、一対の導電体と接続されている。
【０００８】
それぞれのアンテナモジュールは、第２アンテナとスイッチとスイッチ制御回路を備えている。第２アンテナは、衣服が生体に装着されたときに対応するセンサモジュールの第１アンテナと近接対向するように配置される。第１アンテナおよび第２アンテナは、近接無線通信が可能であり、典型的にはコイルアンテナでよい。スイッチは、第２アンテナを一対の導電体と接続したり遮断したりするように設けられている。それぞれのスイッチ制御回路には、予め固有の識別子が割り当てられている。それぞれのスイッチ制御回路は、一対の導電体を通じてコントローラから送られる識別子を含む指令信号に基づいてスイッチを開閉する。
【０００９】
コントローラは、特定の識別子を含むとともにスイッチを閉じさせる指令信号を一対の導電体に流す。特定の識別子が割り当てられたスイッチ制御回路は指令信号に応答してスイッチを閉じる。コントローラは、スイッチが閉じられて第１アンテナと第２アンテナを介して通信可能になったセンサモジュールのセンサ素子（活性化センサ素子）へ一対の導電体と第１アンテナと第２アンテナを通じて電力を供給する。また、コントローラは、一対の導電体と第１アンテナと第２アンテナを通じて活性化センサ素子の出力信号を受信する。
【００１０】
本明細書が開示する生体センシングシステムでは、衣服に組み込まれた二次元的な一対の導電体に複数のアンテナモジュールを分散配置する。コントローラは、通信を行いたいセンサモジュールに対応するアンテナモジュールだけスイッチを閉じ、残りのアンテナモジュールのスイッチは開状態に保持する。そうすると、コントローラは、特定の第１／第２アンテナを通じて特定のセンサ素子（上記した活性化センサ素子）と通信可能になる。一方、他の第２アンテナは一対の導電体からは電気的に切り離されている。それゆえ、特定のセンサ素子へ電力を供給すべく一対の導電体に電力を流すと他の第２アンテナには電力が分散せず、スイッチが閉じられたアンテナモジュールを介してのみ、特定のセンサ素子に電力を供給することができる。従って効率よく特定のセンサ素子へ電力を供給することができる。
【００１１】
また、センサモジュールとアンテナモジュールは第１／第２アンテナを通じて無線通信と無線電力伝送を行うので、生体の動きに対する制約が小さい。例えば半径２［ｃｍ］のコイルアンテナを採用した場合、第１アンテナと第２アンテナが（別言すれば、生体に固定されたセンサモジュールと衣服のアンテナモジュールが）概ね半径２［ｃｍ］の範囲でずれても、電力供給と通信が維持できる。
【００１２】
なお、コントローラは、一例として、振幅偏移変調方式で、一対の導電体を通じて指令信号を送信するとともに活性化センサ素子の出力信号を受信するように構成されていてよい。簡単な回路で振幅偏移変調方式による双方向通信を実現する技術は、例えば特許第６３７７２９０号公報に詳しく記載されているのでそちらを参照されたい。
【００１３】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例のウエアラブル生体センシングシステムの概要図である。
【図２】アンテナモジュールとセンサモジュールの通信が低消費電力であることを説明する模式図である。
【図３】ウエアラブル生体センシングシステムのブロック図である。
【図４】一対の導電体とアンテナモジュールの接続構造の一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図を参照して実施例のウエアラブル生体センシングシステム２を説明する。以下、説明の便宜上、ウエアラブル生体センシングシステム２を単純にセンシングシステム２と表記する。実施例のセンシングシステム２は、人体各所の温度を計測するシステムである。図１に、センシングシステム２の概要図を示す。
【００１６】
センシングシステム２は、人体に取り付ける複数のセンサモジュール３０と、人体が装着する衣服４と、衣服に取り付けられている複数のアンテナモジュール２０と、不図示のコントローラを備えている。図１では、いくつかのセンサモジュールには符号３０を省略した。同様に、いくつかのアンテナモジュールには符号２０を省略した。
【００１７】
複数のセンサモジュール３０のそれぞれは、人体ＨＢの皮膚ＳＫに直接に貼着される。センサモジュール３０の電気的な構造は後に説明するが、センサモジュール３０は、コイルアンテナ３５とセンサチップ３２（および不図示の通信チップ３１）がシール状の外装３９に収められたデバイスである。センサチップ３２は、貼着された部位の温度を計測する温度センサ素子を含んでいる。通信チップ３１については後述する。外装３９の裏面には粘着剤が塗布されており、センサモジュール３０は粘着剤によって皮膚ＳＫに貼着される。複数のセンサモジュール３０のそれぞれは、温度を計測したい箇所に貼着される。温度を計測するセンサチップ３２を含むセンサモジュール３０が人体ＨＢの皮膚ＳＫに直接に貼着されるので、人体が動いても同じ部位の温度を計測し続けることができる。
【００１８】
衣服４には、生地４ａに沿って二次元的に広がっており、互いに絶縁されている一対の導電体５が組み込まれている。衣服４の生地４ａは絶縁性であり、生地４ａの表裏それぞれに、導電性の金属でコーティングされた糸が二次元メッシュ状に編み込まれている。二次元メッシュ状の糸が導電体５に相当する。図１では、理解を助けるため、二次元メッシュ状の糸をシートで模式的に表している。導電性の金属でコーティングされた糸を採用することで、生地４ａの柔軟性を損なわずに、一対の導電体５を組み込んだ衣服４を実現した。
【００１９】
複数のアンテナモジュール２０は、コイルアンテナ２５と、後述するスイッチ制御回路を含んでいる。複数のアンテナモジュール２０は、衣服４に分散配置されており、それぞれのアンテナモジュール２０は、一対の導電体５に接続されている。それぞれのアンテナモジュール２０は、人体ＨＢが衣服４を着たときに、人体ＨＢに固定されたそれぞれのセンサモジュール３０と対向するように配置されている。より正確には、アンテナモジュール２０は、コイルアンテナ２５が対応するセンサモジュール３０のコイルアンテナ３５と対向するように衣服４に配置されている。アンテナモジュール２０のコイルアンテナ２５とセンサモジュール３０のコイルアンテナ３５は数センチ以内の間隔で対向することになり、近距離無線通信を行うことができる。人体ＨＢが動くと衣服に取り付けられているアンテナモジュール２０はセンサモジュール３０に対して微妙に位置がずれる。しかし位置のずれは数センチ程度であり、人体ＨＢが動いている間もコイルアンテナ２５とコイルアンテナ３５の一部は対向状態が保持されるので通信可能である。
【００２０】
不図示のコントローラは、例えば人体ＨＢの腰に装着され、一対の導電体５と接続される。不図示のコントローラと複数のアンテナモジュール２０は、一対の導電体５を介して通信可能である。
【００２１】
図２を参照してセンシングシステム２の動作を概説する。センシングシステム２は、多数のセンサモジュール３０と多数のアンテナモジュール２０を含んでいるが、図２では、３個のセンサモジュール３０ａ−３０ｃと、３個のアンテナモジュール２０ａ−２０ｃのみを示してある。また、図２では、一対の導電体５を一枚のシートで模式的に示してある。一対の導電体５は衣服４の生地に組み込まれているため、図２の符号５が示すシートは衣服４も模している。３個のセンサモジュール３０ａ−３０ｃのいずれかを区別なく示すときにはセンサモジュール３０と表記し、３個のアンテナモジュール２０ａ−２０ｃのいずれかを区別なく示すときにはアンテナモジュール２０と表記する。
【００２２】
複数のセンサモジュール３０は皮膚ＳＫに貼着されている。複数のアンテナモジュール２０は衣服４に分散配置されている。複数のアンテナモジュール２０のそれぞれは、コイルアンテナ２５が対応するセンサモジュール３０のコイルアンテナ３５に対向するように配置されている。
【００２３】
アンテナモジュール２０ａのコイルアンテナ２５とセンサモジュール３０ａのコイルアンテナ３５は近接対向しており、それらコイルアンテナ２５、３５を通してコントローラ１０はセンサモジュール３０ａのセンサチップ３２からセンサデータを取得することができる。同様に、アンテナモジュール２０ｂ（２０ｃ）のコイルアンテナ２５とセンサモジュール３０ｂ（３０ｃ）のコイルアンテナ３５は近接対向しており、それらコイルアンテナ２５、２５を通してコントローラ１０はセンサモジュール３０ｂ（３０ｃ）のセンサチップ３２からセンサデータを取得することができる。また、コントローラ１０は、導電体５とコイルアンテナ２５とコイルアンテナ３５を通じてセンサチップ３２へ電力を供給することができる。センサチップ３２は、コントローラ１０から電力供給を受けて動作する。
【００２４】
各アンテナモジュール２０はスイッチ２４を備えており、スイッチ２４が開くとコイルアンテナ２５が一対の導電体５から遮断される。すなわち、スイッチ２４が開くとコイルアンテナ２５がコントローラ１０から遮断される。コントローラ１０は多数のアンテナモジュール２０の中から特定のアンテナモジュール（例えばアンテナモジュール２０ｂ）のスイッチ２４を閉じ、他のアンテナモジュール２０（２０ａ、２０ｃ）のスイッチ２４を開く。複数のアンテナモジュール２０が一対の導電体５に物理的に接続されているが、特定のアンテナモジュール２０ｂのスイッチ２４のみを閉じることで、一対の導電体５を介してコントローラ１０は、唯一のアンテナモジュール２０ｂのコイルアンテナ２５と電気的に接続される。
【００２５】
コントローラ１０は、コイルアンテナ２５から放射する近距離通信信号を一対の導電体５に流す。そうすると、アンテナモジュール２０ｂのコイルアンテナ２５から近距離通信信号が放射されるが、他のアンテナモジュール２０ａ、２０ｃのコイルアンテナ２５からは信号が放射されない。図２では、アンテナモジュール２０ｂのコイルアンテナ２５から電磁波が放射され、その電磁波は対応するセンサモジュール３０ｂのコイルアンテナ３５を貫き、アンテナモジュール２０ｂとセンサモジュール３０ｂが通信できる様子を示している。すなわち、コントローラ１０は、一対の導電体５とアンテナモジュール２０ｂを介してセンサモジュール３０ｂのセンサチップ３２と通信可能となる。
【００２６】
一方、他のアンテナモジュール２０ａ、２０ｃのコイルアンテナ２５は一対の導電体５から電気的に切り離されているから、アンテナモジュール２０ａ、２０ｃのコイルアンテナ２５からは信号（電磁波）が放出されない。
【００２７】
同時に多数のコイルアンテナ２５から電磁波（近距離通信信号）を放射する場合、コントローラ１０は、大きな電力の信号を導電体５に流さなければならない。一方、１個のコイルアンテナ２５のみから電磁波（近距離通信信号）を送るのであれば、コントローラ１０が出力する近距離通信信号の電力は小さくてよい。実施例のセンシングシステム２は、多数のアンテナモジュール２０（コイルアンテナ２５とスイッチ２４の組）を衣服４（一対の導電体５）に分散配置する。しかし、多数のコイルアンテナ２５を導電体５から切り離し、同じタイミングでは１個のコイルアンテナ２５だけから電磁波（近距離通信信号）を放出するため、消費電力が小さい。
【００２８】
それぞれのセンサモジュール３０は、他のセンサモジュール３０に対向するアンテナモジュール２０のコイルアンテナ２５の放射信号の影響を受けない程度の距離を確保して設置される。なお、後述するように、１個のアンテナモジュールに対して数個のセンサモジュールが対応する場合がある。そのような場合には、それら数個のセンサモジュールは、それら以外のセンサモジュールに対応するアンテナモジュールのコイルアンテナの影響を受けない程度の距離を確保して設置される。
【００２９】
１個のアンテナモジュール２０のコイルアンテナ２５に対して小数個のセンサモジュール３０のコイルアンテナ３５が対向するように配置しても、程度は小さくなるが同様の効果が得られる。
【００３０】
図３に、センシングシステム２のブロック図を示す。センシングシステム２は、多数のセンサモジュール３０と多数のアンテナモジュール２０を備えているが、図３では、２個のセンサモジュール３０ａ、３０ｂと、２個のアンテナモジュール２０ａ、２０ｂのみを示した。センサモジュール３０ａ、３０ｂを区別なく示すときにはセンサモジュール３０と表記する。アンテナモジュール２０ａ、２０ｂを区別なく示すときにはアンテナモジュール２０と表記する。
【００３１】
また、図３では、一対の導電体５を組み込んだ衣服４をグレーで模式的に示してある。また、一対の導電体５のうち、１本はグランド線５ｂであり、図３ではグランド線５ｂは破線で示してある。一対の導電体５のうち実線で表されている１本を信号線５ａと称する。また、以下では、説明を簡単にするため、一対の導電体５を単に導電体５と称する。
【００３２】
コントローラ１０は、近距離通信器１１、シリアル通信親機１２、変調器１３、２個のキャリア発生器１４、１５、直流電源１６、高周波チョークコイル１７を備えている。一方、それぞれのアンテナモジュール２０は、バッファアンプ２１、バンドパスフィルタ付き復調器（復調器２２）、シリアル通信子機２３、スイッチ２４、コイルアンテナ２５、高周波チョークコイル２６を備えている。それぞれのセンサモジュール３０は、通信チップ３１、センサチップ３２、コイルアンテナ３５を備えている。
【００３３】
コントローラ１０の直流電源１６は、高周波チョークコイル１７を介して導電体５に接続されている。後述するように、コントローラ１０は導電体５に所定周波数の信号を流す。導電体５には直流成分（直流電源１６から供給される直流電力）と交流成分が流れる。アンテナモジュール２０は、高周波チョークコイル２６を介して導電体５から直流電力を取り出し、その直流電力をバッファアンプ２１、復調器２２、シリアル通信子機２３の駆動電力として用いる。
【００３４】
アンテナモジュール２０のスイッチ２４は、コイルアンテナ２５を導電体５に接続したり切り離したりする。スイッチ２４は、半導体スイッチである方が小型化できるので好適であるが、機械式でもよい。スイッチ２４は、シリアル通信子機２３で開閉される。シリアル通信子機２３は、一対の導電体５を通じてコントローラ１０から送られる指令信号に基づいてスイッチ２４を開閉する。すなわち、シリアル通信子機２３は、コントローラ１０からの指令信号に基づいてスイッチ２４を制御するスイッチ制御回路である。コントローラ１０のシリアル通信親機１２と複数のアンテナモジュール２０のシリアル通信子機２３は、マスタスレーブ方式を採用しており、シリアル通信親機１２（マスタ）が、複数のスレーブ（シリアル通信子機２３）を制御することができる。
【００３５】
複数のアンテナモジュール２０のそれぞれのシリアル通信子機２３には、固有の識別子が割り当てられている。コントローラ１０から送られる指令信号には識別子が含まれており、その識別子を有するシリアル通信子機２３が、コントローラ１０の指令信号に応答してスイッチ２４を制御する。すなわち、コントローラ１０は、複数のアンテナモジュール２０のスイッチ２４を個別に制御することができる。なお、全てのアンテナモジュール２０のスイッチ２４は初期状態では開かれている。
【００３６】
コントローラ１０のシリアル通信親機１２とアンテナモジュール２０のシリアル通信子機２３は、一対の導電体５を介して通信が可能である。シリアル通信親機１２とシリアル通信子機２３の間の通信プロトコルには、例えばＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）の規格が用いられる。Ｉ２Ｃ通信規格では、クロック信号ＳＣＬとデータ信号ＳＤＡの２種類のデジタル信号が用いられる。一対の導電体５で２種類のデジタル信号を伝送するため、シリアル通信親機１２とシリアル通信子機２３の間でオンオフ変調方式による多重通信が行われる。オンオフ変調方式は、振幅偏移変調方式の一種である。
【００３７】
シリアル通信親機１２とシリアル通信子機２３の間の多重通信について説明する。シリアル通信親機１２は、２種類のデジタル信号（クロック信号ＳＣＬとデータ信号ＳＤＡ）を変調器１３に送る。データ信号ＳＤＡには、特定のアンテナモジュール２０のシリアル通信子機２３に割り当てられた識別子と、スイッチ２４を閉じる信号が含まれる。すなわち、データ信号ＳＤＡが、コントローラ１０（シリアル通信親機１２）が特定のアンテナモジュール２０のシリアル通信子機２３に送る指令信号（識別子を含む）に相当する。
【００３８】
変調器１３には、周波数の異なる２個のキャリア発生器１４、１５が接続されている。変調器１３は、一方の周波数（第１周波数）のキャリア波を使ってクロック信号ＳＣＬをオンオフ復調し、他方の周波数（第２周波数）キャリア波を使ってデータ信号ＳＤＡをオンオフ復調する。復調された２種類の信号（シリアル通信信号）は、導電体５へ流される。
【００３９】
それぞれのアンテナモジュール２０では、バッファアンプ２１を介して復調器２２が導電体５を流れる交流成分を監視している。復調器２２にはバンドパスフィルタが付随しており、導電体５を流れる第１周波数と第２周波数の交流成分が抽出され、オンオフ変調されたそれぞれの信号がデジタル信号（クロック信号ＳＣＬとデータＳ信号ＤＡ）に復調される。復調されたデジタル信号（クロック信号ＳＣＬとデータ信号ＳＤＡ）は、シリアル通信子機２３に送られる。
【００４０】
シリアル通信子機２３では、データ信号ＳＤＡに含まれる識別子が自身に割り当てられた識別子であるとき、データ信号ＳＤＡに含まれているスイッチ制御指令を実行する。すなわち、シリアル通信子機２３は、データ信号ＳＤＡに含まれる識別子が自身に割り当てられた識別子であるとき、スイッチ制御指令に基づいてスイッチ２４を閉じる。一方、データ信号ＳＤＡに含まれる識別子が自身に割り当てられた識別子でない場合、そのシリアル通信子機２３は反応しない。識別子を用いることで、コントローラ１０（シリアル通信親機１２）は、多数のアンテナモジュール２０のスイッチ２４を個別に制御することができる。以後、スイッチ２４が閉じられたアンテナモジュールをアンテナモジュール２０ａとする。
【００４１】
特定のアンテナモジュール２０ａのスイッチ２４を閉じたら、コントローラ１０の近距離通信器１１は、コイルアンテナ２５、３５を通じてセンサモジュール３０ａの通信チップ３１へ送る信号（近距離通信信号）を導電体５に流す。近距離通信器１１が流す近距離通信信号は、例えば、ＮＦＣ（Near Field Communication）の通信方式に則っている。近距離通信信号は、キャリア発生器１４、１５が発生するキャリアの周波数とは別の周波数が用いられる。近距離通信器１１の「近距離」とは、コイルアンテナ２５とコイルアンテナ３５の間の無線通信距離が数センチ程度の近距離であることを示している。
【００４２】
コントローラ１０（近距離通信器１１）が送る近距離通信信号には、センサモジュール３０ａのセンサチップ３２の計測データの要求が含まれている。
【００４３】
なお、近距離通信器１１は、信号通信で用いる周波数と同じ周波数を使って電力を通信チップ３１とセンサチップ３２に供給する。電力もコイルアンテナ２５、３５を通じてセンサモジュール３０ａへ送られる。無線送電方式には、磁界結合方式あるいは、電界結合方式が採用される。
【００４４】
センサモジュール３０ａの通信チップ３１とセンサチップ３２は、高周波で送られる電力で動作し、近距離通信信号を受信する。通信チップ３１は、コントローラ１０（近距離通信器１１）の近距離通信信号に含まれている要求に応じて、センサチップ３２の計測データ（温度データ）を、コイルアンテナ３５、２５、および、一対の導電体５を通じてコントローラ１０（近距離通信器１１）へ返送する。
【００４５】
コントローラ１０は不図示の上位コンピュータと接続されている。コントローラ１０は、受信した温度データを、アンテナモジュール２０ａ（温度データを中継したアンテナモジュール２０ａ）のシリアル通信子機２３の識別子とともに不図示の上位コンピュータへ送る。上位コンピュータには識別子で特定されるシリアル通信子機２３を含むアンテナモジュール２０に対応するセンサモジュール３０（センサチップ３２）の人体への固定位置のデータが記憶されている。上位コンピュータは、受信した識別子によって、温度データの対象部位、すなわち、温度データを送ったセンサモジュール３０ａを特定することができる。
【００４６】
コントローラ１０（シリアル通信親機１２）は、特定のセンサモジュール３０ａから温度データを受信したのち、通信に利用していたアンテナモジュール２０ａのスイッチ２４を開く指令信号を導電体５へ流す。このときの指令信号にも、アンテナモジュール２０ａのシリアル通信子機２３の識別子が含まれている。アンテナモジュール２０ａのシリアル通信子機２３は、指令信号に自身の識別子が含まれていることを検知すると、スイッチ２４を開く。
【００４７】
コントローラ１０は、複数のアンテナモジュール２０のスイッチ２４を順次に閉じ、それぞれのアンテナモジュール２０に対応するセンサモジュール３０からセンサデータを取得する。
【００４８】
上記したセンシングシステム２の利点を述べる。センシングシステム２では、センサ素子（センサチップ３２）とコイルアンテナ３５含む複数のセンサモジュール３０を人体に貼着する。センサモジュール３０を人体に貼着するので、人体の動きに関わらず、センサ素子（センサチップ３２）の計測部位がずれない。
【００４９】
一方、衣服４には、コイルアンテナ２５とスイッチ２４を含む複数のアンテナモジュールを分散配置する。それぞれのアンテナモジュール２０は、コイルアンテナ２５が対応するセンサモジュール３０のコイルアンテナ３５に対向するように配置される。複数のアンテナモジュール２０は、衣服４に組み込まれた二次元状の導電体５を介してコントローラ１０に接続されている。コントローラ１０は、コイルアンテナ２５、３５による近距離無線通信でセンサモジュール３０と通信できる。近距離無線通信を用いることで、人体が動いてもコントローラ１０と各センサモジュール３０の間の通信が確保される。センシングシステム２は、センサモジュール３０を人体の皮膚に貼着するとともにセンサモジュール３０とコントローラ１０は近距離無線通信で通信するので人体の動きへの制約が小さい。
【００５０】
コントローラ１０は、特定のアンテナモジュール２０のスイッチ２４を閉じ、残りのアンテナモジュール２０のスイッチ２４を開くことで、衣服４取り付けられた複数のコイルアンテナ２５のうち、特定のコイルアンテナ２５だけから信号（電磁波）を放出することができる。多数の残りのコイルアンテナ２５からは信号（電磁波）が放出されることがないので、このセンシングシステム２は省電力である。
【００５１】
実施例のセンシングシステム２は、磁界結合方式により、コイルアンテナ２５、３５を通じてコントローラ１０からセンサモジュール３０へ電力が送られる。多数のコイルアンテナ２５から同時に電力用の電磁波を放出すると、１個のコイルアンテナ２５の出力が小さくなってしまう。特定のアンテナモジュール２０のスイッチ２４のみを閉じ、電力用の電磁波を放出するコイルアンテナ２５を１個に限定することも、省電力化に大きく貢献する。実施例のセンシングシステム２は、消費電力が小さく、かつ、人体の動きへの制約が小さい。
【００５２】
実施例のセンシングシステム２は、アンテナとスイッチをセットにして複数セット（複数のアンテナモジュール）を衣服に分散配置することで、きわめて小型／安価に省電力のシステムを実現することができる。
【００５３】
生地４ａに沿って二次元的に広がる一対の導電体５とアンテナモジュール２０の電気的接続構造の一例を図４に示す。先に述べたように、一対の導電体５は、絶縁性の生地４ａのおもてと裏のそれぞれにメッシュ状に縫い付けられた糸で構成される。糸は、金属でコーティングされており、導電性である。生地４ａのおもて面には一対の導電体５の一方（信号線５ａ）が広がっており、裏面には一対の導電体５の他方（グランド線５ｂ）が広がっている。
【００５４】
各アンテナモジュール２０はタックコネクタ４０を有している。タックコネクタ４０は、ピン４１ａを備えたタグ４１、ピン４１ａを係止するピン受け４３、ピンを囲む絶縁カラー４２、導電プレート４５、回路基板４４を備えている。タグ４１とピン受け４３は導電性の金属で作られており、絶縁カラー４２は絶縁性の物質（例えば樹脂）で作られている。
【００５５】
絶縁カラー４２を通してタグ４１のピン４１ａは導電体５を備えた生地４ａを貫通する。導電性のタグ４１は生地４ａの裏側の導電体（すなわちグランド線５ｂ）と導通する。生地４ａのおもて側には、タグ４１に対向するように、導電プレート４５と回路基板４４が配置される。導電プレート４５と回路基板４４には貫通孔が設けられており、ピン４１ａはそれらの貫通孔を通り、生地４ａの裏側に突出する。ピン４１ａの先端にピン受け４３が嵌められる。タグ４１とピン受け４３の間で、生地４ａ、導電プレート４５、回路基板４４が挟まれる。
【００５６】
回路基板４４には、図２で示したバッファアンプ２１、復調器２２、シリアル通信子機２３、スイッチ２４、高周波チョークコイル２６が実装されている。
【００５７】
導電プレート４５（および信号線５ａ）とピン４１ａの間には絶縁カラー４２があり、両者は絶縁される。回路基板４４の上面と下面には電極が露出している。下面の電極は、導電プレート４５を介して生地４ａのおもて面の信号線５ａと導通する。上面の電極は、タグ４１とピン受け４３を介して生地４ａの裏面のグランド線５ｂと導通する。回路基板４４のスイッチ２４の出力端と、ピン受け４３が、信号線４６を通してコイルアンテナ２５（図４では不図示）と接続される。図４のタックコネクタ４０は、二次元的に広がる導電体５を組み込んだ生地４ａの任意の箇所に取り付けることができる。Ｉ２Ｃ規格のシリアル通信回路は小型のデバイスが普及しており、バッファアンプ２１、復調器２２、シリアル通信子機２３、スイッチ２４、高周波チョークコイル２６を含む回路基板４４は小型化が容易である。
【００５８】
実施例のセンシングシステム２の構成をまとめると以下の通りである。実施例のセンシングシステム２は、複数のセンサモジュール３０、複数のアンテナモジュール２０、衣服４、コントローラ１０を備えている。それぞれのセンサモジュール３０は、センサチップ３２（センサ素子）とコイルアンテナ３５を備えている。各センサモジュール３０は、柔軟な外装３９に包まれており、粘着剤で人体ＨＢに固定可能である。衣服４には、一対の導電体５が組み込まれている。一対の導電体５は、生地４ａに沿って二次元的に広がっており互いに絶縁されている。
【００５９】
それぞれのアンテナモジュール２０は、衣服４に取り付けられており、一対の導電体５と接続されている。それぞれのアンテナモジュール２０は、コイルアンテナ２５、スイッチ２４、シリアル通信子機２３を備えている。コイルアンテナ２５は、衣服４が人体ＨＢに装着されたときに対応するセンサモジュール３０のコイルアンテナ３５と近接対向するように配置されている。スイッチ２４は、コイルアンテナ２５を一対の導電体５と接続したり遮断したりするデバイスである。シリアル通信子機２３には固有の識別子が割り当てられている。シリアル通信子機２３は、一対の導電体５を通じてコントローラ１０から送られる識別子を含む指令信号に基づいてスイッチ２４を開閉する。
【００６０】
コントローラ１０も、一対の導電体５と電気的に接続されている。コントローラ１０は、特定の識別子を含むとともにスイッチ２４を閉じさせる指令信号を一対の導電体５に流す。特定の識別子を有するシリアル通信子機２３は、指令信号に応じてスイッチ２４を閉じ、コイルアンテナ２５を一対の導電体５に接続する。コントローラ１０は、特定の識別子以外の識別子を有するシリアル通信子機２３に接続されているスイッチ２４は開状態に保持する。コントローラ１０は、特定の識別子が割り当てられたシリアル通信子機２３が指令信号に応答してスイッチ２４が閉じられて通信可能になったセンサモジュール３０のセンサチップ３２（活性化センサ素子）へ一対の導電体５とコイルアンテナ２５、３５を通じて電力を供給するとともに活性化センサ素子の出力信号を受信する。
【００６１】
コントローラ１０は振幅偏移変調方式で、一対の導電体５を通じて指令信号を送信するとともに活性化センサ素子の出力信号を受信する。
【００６２】
複数のセンサモジュール３０は、人体ＨＢに密着する伸縮性衣服に取り付けられていてもよい。そのような態様であっても各センサモジュール３０は人体の皮膚に固定され得る。
【００６３】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。アンテナモジュール２０のコイルアンテナ２５のサイズと、センサモジュール３０のコイルアンテナ３５のサイズは異なっていてもよい。アンテナモジュール２０のコイルアンテナ２５は、センサモジュール３０のコイルアンテナ３５よりも大径であることが好ましい。アンテナモジュール２０とセンサモジュール３０の位置ずれの許容範囲は、大きい方のコイルアンテナのサイズで規定される。センサモジュール３０のコイルアンテナ３５を小さくすることで、人体に貼着するセンサモジュールを小さくすることができる。一方、アンテナモジュール２０のコイルアンテナ２５を大きくすることで、位置ずれの許容範囲を大きくすることができる。
【００６４】
１個のアンテナモジュールに対して小数個のセンサモジュールが対向していてもよい。その場合は、少数個のセンサモジュールは、１個のアンテナモジュールのコイルアンテナに対向するように配置される。アンテナモジュールの１個のコイルアンテナに複数のセンサモジュールのコイルアンテナを対向させることで、アンテナモジュールの衣服への取り付けが容易になる。
【００６５】
また、コントローラは、一対の導電体５を通じて、アンテナモジュール２０の総数よりも小さい数のアンテナモジュール２０（活性化アンテナモジュール）に対してスイッチ２４を閉じさせる指令信号を送信し、残りのアンテナモジュール２０に対してスイッチ２４を開状態に保持する指令信号を送信するようにしてもよい。その場合、コントローラは、一対の導電体５、活性化アンテナモジュールのコイルアンテナ、および、活性化アンテナモジュールに対向しているセンサモジュール（活性化センサモジュール）のコイルアンテナを通じて活性化センサモジュールのセンサ素子へ電力を供給する。コントローラは、活性化センサモジュールのコイルアンテナ、活性化アンテナモジュールのコイルアンテナ、および、一対の導電体５を通じて活性化センサモジュールのセンサチップの出力信号を受信する。
【００６６】
本明細書が開示するセンシングシステムは、温度以外の別の物理状態（例えば脈拍、筋電位など）を計測するセンサチップ（センサ素子）を用いてもよい。また、本明細書が開示する技術は、人体以外の生体（動物）の各所の物理量（温度など）を計測するシステムに適用してもよい。
【００６７】
実施例のアンテナモジュール２０のシリアル通信子機２３が、コントローラ１０からの指令に基づいてスイッチ２４を制御するスイッチ制御回路の一例に相当する。コントローラ１０とスイッチ制御回路の間の通信は、Ｉ２Ｃの規格以外のプロトコルで行われてもよい。また、コントローラとスイッチ制御回路の間の通信には、オンオフ変調（振幅偏移変調）以外の変調方式（例えば周波数変調方式）が採用されてもよい。あるいは、コントローラとスイッチ制御回路の通信には、時分割の多重通信方式が採用されてもよい。
【００６８】
センサモジュール３０のコイルアンテナ３５が第１アンテナの一例であり、アンテナモジュール２０のコイルアンテナ２５が第２アンテナの一例である。第１アンテナと第２アンテナの間の通信には、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）技術を使った通信方式が用いられてもよい。
【００６９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００７０】
２：ウエアラブル生体センシングシステム    ４：衣服    ４ａ：生地    ５：導電体    １０：コントローラ    １１：近距離通信器    １２：シリアル通信親機    １３：変調器    １４、１５：キャリア発生器    １６：直流電源    １７、２６：高周波チョークコイル    ２０、２０ａ−２０ｃ：アンテナモジュール    ２１：バッファアンプ    ２２：復調器    ２３：シリアル通信子機    ２４：スイッチ    ２５、３５：コイルアンテナ    ３０、３０ａ−３０ｃ：センサモジュール    ３１：通信チップ    ３２：センサチップ
【要約】
【課題】本明細書は、小型で省電力のウエアラブル生体センシングシステムを提供する。
【解決手段】センシングシステム２は、複数のセンサモジュール３０と、複数のアンテナモジュール２０と、コントローラ１０を備えている。センサモジュール３０は人体に固定可能であり、センサチップ３２とコイルアンテナ３５を備えている。複数のアンテナモジュール２０は、衣服４に取り付けられている。各アンテナモジュール２０は、センサモジュール３０に対向しており、コイルアンテナ２５とスイッチ２４を備えている。コントローラ１０は、特定のアンテナモジュール２０のスイッチ２４を閉じさせ、コイルアンテナ２５、３５を通じて通信可能となったセンサモジュール３０のセンサチップ３２へ電力を供給するとともにその出力信号を受信する。
【選択図】図１【図１】
0006653819.tif 000002
【図２】
0006653819.tif 000003
【図３】
0006653819.tif 000004
【図４】
0006653819.tif 000005