JP2002014072A - 集積化センサ素子及びこれを用いた計測システム - Google Patents
集積化センサ素子及びこれを用いた計測システムInfo
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 寿命は短いが量産に適した構造で且つ自動的
に交換可能な集積化センサ素子と、それを用いることで
連続モニタリングが低コストで実現できる計測システム
を提供する。 【解決手段】 集積化センサ素子は、物質の量的あるい
は濃度の変化を検出するセンサ部６と、その検出結果を
示す信号を処理する制御部７と、処理された信号を外部
へ送信する一方、その送信動作とセンサ部６及び制御部
７の動作に必要なエネルギを外部から受け取るアンテナ
部１０とを単一の集積回路素子として形成される。
に交換可能な集積化センサ素子と、それを用いることで
連続モニタリングが低コストで実現できる計測システム
を提供する。 【解決手段】 集積化センサ素子は、物質の量的あるい
は濃度の変化を検出するセンサ部６と、その検出結果を
示す信号を処理する制御部７と、処理された信号を外部
へ送信する一方、その送信動作とセンサ部６及び制御部
７の動作に必要なエネルギを外部から受け取るアンテナ
部１０とを単一の集積回路素子として形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、計測対象の物質の
量的変化を検出する集積化センサ素子と、これを使用す
る計測システムに関する。
量的変化を検出する集積化センサ素子と、これを使用す
る計測システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】物質の量（濃度を含む）の検出（若しく
は計測）に用いられるセンサには、種々のものが提供さ
れている。例えば、特開平４−３６３６５１号公報に
は、イオン感応膜と信号処理回路と参照電極とがワンチ
ップに集約された集積化イオンセンサが開示されてい
る。この集積化イオンセンサには複数の接続端子が設け
られ、その端子に接続した線を介して電力の供給や検出
結果の収集が行われる。
は計測）に用いられるセンサには、種々のものが提供さ
れている。例えば、特開平４−３６３６５１号公報に
は、イオン感応膜と信号処理回路と参照電極とがワンチ
ップに集約された集積化イオンセンサが開示されてい
る。この集積化イオンセンサには複数の接続端子が設け
られ、その端子に接続した線を介して電力の供給や検出
結果の収集が行われる。
【０００３】また、特開平６−４２９８３号公報や特開
平１１−３１１６１５号公報に開示されているセンサ
は、検出結果とそのセンサを動作させるためのエネルギ
を外部装置との間でワイヤレスで送受する構成を有して
いる。
平１１−３１１６１５号公報に開示されているセンサ
は、検出結果とそのセンサを動作させるためのエネルギ
を外部装置との間でワイヤレスで送受する構成を有して
いる。
【０００４】これらのセンサの寿命は、一般に有限であ
る。すなわち、センサは、使用環境に暴露されること等
によって計測性能が経時的に劣化するものである。特に
温度や圧力等の計測ではなく、物質の検出などを行う化
学センサやバイオセンサは、一般に長期間の安定性に乏
しい。それ故、劣化したセンサを新しいものと取り替え
ることが必要であり、その作業は、センサの寿命が短い
ほど頻繁に行われる。特開平９−２９７８３２号公報に
は、センサの劣化を作業者が判断するのは煩雑であるこ
とから、センサの寿命到来を自動的に判断して交換の必
要性を作業者に報知する測定器が開示されている。
る。すなわち、センサは、使用環境に暴露されること等
によって計測性能が経時的に劣化するものである。特に
温度や圧力等の計測ではなく、物質の検出などを行う化
学センサやバイオセンサは、一般に長期間の安定性に乏
しい。それ故、劣化したセンサを新しいものと取り替え
ることが必要であり、その作業は、センサの寿命が短い
ほど頻繁に行われる。特開平９−２９７８３２号公報に
は、センサの劣化を作業者が判断するのは煩雑であるこ
とから、センサの寿命到来を自動的に判断して交換の必
要性を作業者に報知する測定器が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
センサにおいては、次のような問題点があった。
センサにおいては、次のような問題点があった。
【０００６】特開平６−４２９８３号のように、計測信
号処理のために電気回路を配置した複数の基板を組み立
てたセンサは、配線構造が複雑であると共に大型であ
る。このようなセンサは、一般に製造コストが高くな
る。
号処理のために電気回路を配置した複数の基板を組み立
てたセンサは、配線構造が複雑であると共に大型であ
る。このようなセンサは、一般に製造コストが高くな
る。
【０００７】また、特開平４−３６３６５１号のように
センサをワンチップで形成しても、これと外部装置との
接続は有線であるから、センサ交換の煩雑さ、人手の介
在、交換部品のコスト高、コネクタの接続の信頼性な
ど、コストや信頼性の問題がある。
センサをワンチップで形成しても、これと外部装置との
接続は有線であるから、センサ交換の煩雑さ、人手の介
在、交換部品のコスト高、コネクタの接続の信頼性な
ど、コストや信頼性の問題がある。
【０００８】更に、特開平９−２９７８３２号のよう
に、センサ交換の必要性を作業者に報知する場合、測定
器は、作業者がいる場合にのみ使用されるならば問題な
いが、作業者が近くにいない場合にも測定を行うような
場合には、センサ交換の必要性を表示しただけでは作業
者に知らせることができない。また、他の方法で知らせ
ることができたとしても、作業者が測定器のところまで
来て交換しなければならず、人手が介在するので、コス
トの問題があるとともに、コネクタの接続の信頼性の問
題がある。例えば、測定対象が危険な薬品であるような
場合には、センサ交換がさらに煩雑になり、コスト高に
なる。
に、センサ交換の必要性を作業者に報知する場合、測定
器は、作業者がいる場合にのみ使用されるならば問題な
いが、作業者が近くにいない場合にも測定を行うような
場合には、センサ交換の必要性を表示しただけでは作業
者に知らせることができない。また、他の方法で知らせ
ることができたとしても、作業者が測定器のところまで
来て交換しなければならず、人手が介在するので、コス
トの問題があるとともに、コネクタの接続の信頼性の問
題がある。例えば、測定対象が危険な薬品であるような
場合には、センサ交換がさらに煩雑になり、コスト高に
なる。
【０００９】また、どの場合にも共通することではある
が、測定器が人手の届かないところ或いは人手により交
換することが非常に困難なところに設置された場合、例
えば地中や海中の深い場所、パイプの内部、或いは宇宙
空間のような場所で使用される場合には、前述のような
方法では、センサの寿命が到来した段階でその測定器は
使用できなくなってしまう。これは、検出又は計測には
致命的である。
が、測定器が人手の届かないところ或いは人手により交
換することが非常に困難なところに設置された場合、例
えば地中や海中の深い場所、パイプの内部、或いは宇宙
空間のような場所で使用される場合には、前述のような
方法では、センサの寿命が到来した段階でその測定器は
使用できなくなってしまう。これは、検出又は計測には
致命的である。
【００１０】これに対して、寿命が長く交換作業が長期
間不要なセンサ素子、特に感応膜の開発には、多くの投
資と長い開発期間、そして多大なリスクを伴うので、寿
命は短いが現在の技術で作製可能な安価なセンサを用い
ているのが現状である。
間不要なセンサ素子、特に感応膜の開発には、多くの投
資と長い開発期間、そして多大なリスクを伴うので、寿
命は短いが現在の技術で作製可能な安価なセンサを用い
ているのが現状である。
【００１１】本発明の第一の目的は、個々のセンサ素子
の寿命は長くないが量産に適したワンチップの集積化構
造とすることで経済性を確保した集積化センサ素子を提
供することである。第二の目的は、そのような集積化セ
ンサ素子を用いて計測するに際し、劣化したセンサ素子
を新しいセンサ素子に交換する作業を自動的に行えるよ
うにすることにより、人手を介さずに長期間の連続的な
測定を可能とする計測システムを提供することである。
の寿命は長くないが量産に適したワンチップの集積化構
造とすることで経済性を確保した集積化センサ素子を提
供することである。第二の目的は、そのような集積化セ
ンサ素子を用いて計測するに際し、劣化したセンサ素子
を新しいセンサ素子に交換する作業を自動的に行えるよ
うにすることにより、人手を介さずに長期間の連続的な
測定を可能とする計測システムを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の集積化センサ素
子は、物質を含む気体若しくは液体と接することにより
特性変化を生ずる有機膜及びその特性変化を電気信号に
変換する変換部を備えた検出部と、その検出結果を示す
信号を処理する制御部と、処理された信号を外部へ送信
する一方、その送信動作と検出部及び制御部の動作に必
要なエネルギを外部から受けるアンテナ部とを単一の集
積回路素子として形成したことを特徴とする。
子は、物質を含む気体若しくは液体と接することにより
特性変化を生ずる有機膜及びその特性変化を電気信号に
変換する変換部を備えた検出部と、その検出結果を示す
信号を処理する制御部と、処理された信号を外部へ送信
する一方、その送信動作と検出部及び制御部の動作に必
要なエネルギを外部から受けるアンテナ部とを単一の集
積回路素子として形成したことを特徴とする。
【００１３】本発明の一実施態様の集積化センサ素子
は、水溶液中のｐＨ濃度を検出するイオン感応性ＦＥＴ
素子及び参照電極により構成される検出部と、その検出
結果を補正するための温度センサと、前記検出部からの
検出結果を示す信号を処理する制御部と、前記制御部で
処理された信号を外部へ送信する一方、その送信動作と
前記検出部および前記制御部の動作に必要なエネルギを
外部から受けるアンテナ部とを、単一の集積回路素子と
して形成したことを特徴とする。
は、水溶液中のｐＨ濃度を検出するイオン感応性ＦＥＴ
素子及び参照電極により構成される検出部と、その検出
結果を補正するための温度センサと、前記検出部からの
検出結果を示す信号を処理する制御部と、前記制御部で
処理された信号を外部へ送信する一方、その送信動作と
前記検出部および前記制御部の動作に必要なエネルギを
外部から受けるアンテナ部とを、単一の集積回路素子と
して形成したことを特徴とする。
【００１４】本発明の好ましい実施態様によれば、制御
部は、検出部での検出結果を補正するための補正情報を
予め記憶しておくメモリを有し、補正した検出結果を送
信するように構成される。
部は、検出部での検出結果を補正するための補正情報を
予め記憶しておくメモリを有し、補正した検出結果を送
信するように構成される。
【００１５】また、本発明の集積化センサ素子から送信
された検出結果（又は補正された検出結果）を受信する
一方、集積化センサ素子に供給するエネルギを送るアン
テナ部と、このアンテナ部を介して集積化センサ素子か
ら受信した検出結果に関する情報を表示する表示部とを
備えた読取装置が提供される。
された検出結果（又は補正された検出結果）を受信する
一方、集積化センサ素子に供給するエネルギを送るアン
テナ部と、このアンテナ部を介して集積化センサ素子か
ら受信した検出結果に関する情報を表示する表示部とを
備えた読取装置が提供される。
【００１６】本発明の計測システムは、上記の集積化セ
ンサ素子を複数収納する容器と、この容器に収納された
集積化センサ素子を所定の数量だけ使用可能な状態にす
ると共に劣化したセンサを排除するアクチュエータと、
集積化センサ素子の性能劣化を判断し又は予め決められ
た使用時間が経過したか否かを判断してアクチュエータ
の動作を制御するコントローラと、使用中の集積化セン
サ素子から送信された検出結果を受信する一方、当該セ
ンサ素子に供給するエネルギを送るアンテナ部とを備え
たことを特徴とする。
ンサ素子を複数収納する容器と、この容器に収納された
集積化センサ素子を所定の数量だけ使用可能な状態にす
ると共に劣化したセンサを排除するアクチュエータと、
集積化センサ素子の性能劣化を判断し又は予め決められ
た使用時間が経過したか否かを判断してアクチュエータ
の動作を制御するコントローラと、使用中の集積化セン
サ素子から送信された検出結果を受信する一方、当該セ
ンサ素子に供給するエネルギを送るアンテナ部とを備え
たことを特徴とする。
【００１７】本発明の計測システムにおいては、上記の
集積化センサ素子を１つずつ収納する容器を複数用いて
もよい。それらの容器は、外部からの気体又は液体の侵
入を防ぐ気密性を有するか、或いは内部に集積化センサ
素子を劣化させる物質を吸着する吸着剤を有することが
好ましい。
集積化センサ素子を１つずつ収納する容器を複数用いて
もよい。それらの容器は、外部からの気体又は液体の侵
入を防ぐ気密性を有するか、或いは内部に集積化センサ
素子を劣化させる物質を吸着する吸着剤を有することが
好ましい。
【００１８】また、このような容器としては、例えば、
一部又は全部が薄い膜で形成された蓋をもって、集積化
センサ素子を安定に保持する気体又は液体と共に集積化
センサ素子を１つずつ封入する容器が好適に用いられ
る。
一部又は全部が薄い膜で形成された蓋をもって、集積化
センサ素子を安定に保持する気体又は液体と共に集積化
センサ素子を１つずつ封入する容器が好適に用いられ
る。
【００１９】本発明によれば、上記のような集積化セン
サ素子を複数個、密閉状態で収納する収納容器、或いは
集積化センサ素子を１つずつ密閉状態で収納した容器を
複数備えた収納装置も提供される。
サ素子を複数個、密閉状態で収納する収納容器、或いは
集積化センサ素子を１つずつ密閉状態で収納した容器を
複数備えた収納装置も提供される。
【００２０】
【作用及び効果】本発明の集積化センサ素子によれば、
検出部での検出結果は制御部で処理され、アンテナ部を
介して外部へ送信されるが、その送信及び検出部と制御
部における動作に必要なエネルギも、当該アンテナ部を
介して供給される。すなわち、検出結果の送信及びエネ
ルギ供給がワイヤレスで行われる。従って、計測ポイン
トが変更されても柔軟に対応できる。また、集積化セン
サ素子は、その構成要素である検出部と制御部とアンテ
ナ部とを単一の集積化素子としてワンチップに形成する
ので、小型であると共に各部を結ぶ配線等も一体的に形
成され、量産に適した構造である。
検出部での検出結果は制御部で処理され、アンテナ部を
介して外部へ送信されるが、その送信及び検出部と制御
部における動作に必要なエネルギも、当該アンテナ部を
介して供給される。すなわち、検出結果の送信及びエネ
ルギ供給がワイヤレスで行われる。従って、計測ポイン
トが変更されても柔軟に対応できる。また、集積化セン
サ素子は、その構成要素である検出部と制御部とアンテ
ナ部とを単一の集積化素子としてワンチップに形成する
ので、小型であると共に各部を結ぶ配線等も一体的に形
成され、量産に適した構造である。
【００２１】本発明の集積化センサ素子は、上記のよう
にワンチップに集積化したことにより、コスト低減を図
ることに加えて、送信とエネルギの供給をワイヤレスで
行うので、接続の信頼性に問題がなく、センサ素子の交
換も容易である。
にワンチップに集積化したことにより、コスト低減を図
ることに加えて、送信とエネルギの供給をワイヤレスで
行うので、接続の信頼性に問題がなく、センサ素子の交
換も容易である。
【００２２】本発明の計測システムにおいては、アクチ
ュエータにより、容器に収納された複数の集積化センサ
素子のうち所定の数量を使用可能な状態にする。そし
て、送受信部により、使用中の集積化センサ素子から送
信された検出結果を受信する一方、当該センサ素子に供
給するエネルギを送る。使用中の集積化センサ素子の性
能が劣化したときは、コントローラが性能劣化を判断
し、アクチュエータの動作を制御することにより、当該
集積化センサ素子を排除すると共に未使用の集積化セン
サ素子を使用可能な状態にする。すなわち、劣化した集
積化センサ素子は、自動的に新しい集積化センサ素子と
交換される。従って、センサ素子の交換に人手がかから
ず、寿命の短いセンサ素子でも直ちに交換できるので、
寿命の長いセンサ素子を使用せずに長期間の連続測定が
可能である。
ュエータにより、容器に収納された複数の集積化センサ
素子のうち所定の数量を使用可能な状態にする。そし
て、送受信部により、使用中の集積化センサ素子から送
信された検出結果を受信する一方、当該センサ素子に供
給するエネルギを送る。使用中の集積化センサ素子の性
能が劣化したときは、コントローラが性能劣化を判断
し、アクチュエータの動作を制御することにより、当該
集積化センサ素子を排除すると共に未使用の集積化セン
サ素子を使用可能な状態にする。すなわち、劣化した集
積化センサ素子は、自動的に新しい集積化センサ素子と
交換される。従って、センサ素子の交換に人手がかから
ず、寿命の短いセンサ素子でも直ちに交換できるので、
寿命の長いセンサ素子を使用せずに長期間の連続測定が
可能である。
【００２３】また、人手による交換が困難もしくは不可
能な場所でも、本発明の計測システムを適用することが
できる。
能な場所でも、本発明の計測システムを適用することが
できる。
【００２４】更に、集積化センサ素子を容器に収納して
おくので、使用可能なセンサ素子の種類や範囲が広く、
汎用性の高い計測システムが提供される。
おくので、使用可能なセンサ素子の種類や範囲が広く、
汎用性の高い計測システムが提供される。
【００２５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による集積化セン
サ素子の構成を模式的に示す拡大図である。集積化セン
サ素子は、ワンチップに形成されている。チップの内部
構成は、機能ブロックごとに、整流部１、レギュレータ
部２、ＣＬＫ（クロック）抽出部３、電圧検出部４、変
調部５、検出部（センサ部）６、制御部７、Ａ／Ｄ（ア
ナログ／ディジタル）変換部８、記憶部９、及びアンテ
ナ部１０に区分されている。
サ素子の構成を模式的に示す拡大図である。集積化セン
サ素子は、ワンチップに形成されている。チップの内部
構成は、機能ブロックごとに、整流部１、レギュレータ
部２、ＣＬＫ（クロック）抽出部３、電圧検出部４、変
調部５、検出部（センサ部）６、制御部７、Ａ／Ｄ（ア
ナログ／ディジタル）変換部８、記憶部９、及びアンテ
ナ部１０に区分されている。
【００２６】検出部６は、種々のもので構成することが
できる。例えば、計測対象の物質量が水素イオン、ペー
ハー（ｐＨ）の場合には、検出部として公知のイオン感
応性電界効果型トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）を用いるこ
とができる。これは、計測対象物質の濃度変化により表
面電位が変化する酸化物等の膜でゲートを構成してい
る。この場合、検出部６は、ＩＳＦＥＴ及び参照電極を
有し、ｐＨの検出結果としてＩＳＦＥＴのゲート酸化膜
の表面電位をＦＥＴで変換した信号を出力する。
できる。例えば、計測対象の物質量が水素イオン、ペー
ハー（ｐＨ）の場合には、検出部として公知のイオン感
応性電界効果型トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）を用いるこ
とができる。これは、計測対象物質の濃度変化により表
面電位が変化する酸化物等の膜でゲートを構成してい
る。この場合、検出部６は、ＩＳＦＥＴ及び参照電極を
有し、ｐＨの検出結果としてＩＳＦＥＴのゲート酸化膜
の表面電位をＦＥＴで変換した信号を出力する。
【００２７】他に、検出部６は、計測対象物質の濃度変
化等により特性変化を生ずる有機膜と、その特性変化を
電気信号に変換する変換部とを備えたものでもよく、櫛
型電極による抵抗値又は容量値の計測、並行平板電極に
よる容量計測、ＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance
s）による重量変化、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）
素子による重量変化、或いはカンチレバー（片持ち梁）
による重量変化等の検出に用いることができる。この場
合、検出部６は、検出結果としてガス濃度、応力、弾性
係数等の物理量を電気的信号に変換し出力する。
化等により特性変化を生ずる有機膜と、その特性変化を
電気信号に変換する変換部とを備えたものでもよく、櫛
型電極による抵抗値又は容量値の計測、並行平板電極に
よる容量計測、ＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance
s）による重量変化、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）
素子による重量変化、或いはカンチレバー（片持ち梁）
による重量変化等の検出に用いることができる。この場
合、検出部６は、検出結果としてガス濃度、応力、弾性
係数等の物理量を電気的信号に変換し出力する。
【００２８】制御部７は、検出結果を示す信号処理する
と共に、検出結果の補正（例えば、キャリブレーション
のための補正）も行う。補正に際して必要な情報（以
下、補正情報という）は、記憶部９に格納されている。
例えば、個々のセンサ素子のゼロ点情報、計測範囲（ス
パン）情報、温度特性情報等が記憶されている。これら
のゼロ点情報、スパン情報等により、測定データを個々
のセンサの特性にあわせたデータ変換を行うことができ
る。また、温度センサも集積化若しくは外付けで設けた
場合には、個々のセンサの温度特性により温度情報に補
正をかけることが可能になる。補正情報には、スパン等
の情報のほか、信号処理のためのプログラムも含まれ
る。制御部７は、そのプログラムに従って検出結果を補
正する。
と共に、検出結果の補正（例えば、キャリブレーション
のための補正）も行う。補正に際して必要な情報（以
下、補正情報という）は、記憶部９に格納されている。
例えば、個々のセンサ素子のゼロ点情報、計測範囲（ス
パン）情報、温度特性情報等が記憶されている。これら
のゼロ点情報、スパン情報等により、測定データを個々
のセンサの特性にあわせたデータ変換を行うことができ
る。また、温度センサも集積化若しくは外付けで設けた
場合には、個々のセンサの温度特性により温度情報に補
正をかけることが可能になる。補正情報には、スパン等
の情報のほか、信号処理のためのプログラムも含まれ
る。制御部７は、そのプログラムに従って検出結果を補
正する。
【００２９】複数の集積化センサ素子を同時に使用する
場合、各素子の検出部は、異なる素材で形成したもので
あっても良い。その場合、記憶部９には、集積化センサ
素子を識別するためのＩＤ（Identification）情報が格
納される。ＩＤ情報は、検出結果と共に外部装置（例え
ば、後述の読取り装置）に送信される。外部装置は、こ
のＩＤ情報を読み取ることで、集積化センサ素子それ自
体或いは当該センサ素子から送信された検出結果を識別
することができる。また、外部装置が検出結果とは無関
係の誤ったデータや情報を読取ることが防止される。こ
のようにＩＤ情報を用いることにより、検出の信頼性を
高めることができる。
場合、各素子の検出部は、異なる素材で形成したもので
あっても良い。その場合、記憶部９には、集積化センサ
素子を識別するためのＩＤ（Identification）情報が格
納される。ＩＤ情報は、検出結果と共に外部装置（例え
ば、後述の読取り装置）に送信される。外部装置は、こ
のＩＤ情報を読み取ることで、集積化センサ素子それ自
体或いは当該センサ素子から送信された検出結果を識別
することができる。また、外部装置が検出結果とは無関
係の誤ったデータや情報を読取ることが防止される。こ
のようにＩＤ情報を用いることにより、検出の信頼性を
高めることができる。
【００３０】アンテナ部１０は、外部装置に検出結果を
送信する一方、外部装置からマイクロ波などで供給され
るエネルギを受け取る。アンテナ部１０を介して供給さ
れたエネルギは、整流部１、レギュレータ部２、ＣＬＫ
抽出部３及び電圧検出部４で、当該集積化センサ素子の
各部を作動させるのに必要な電流、電圧あるいはクロッ
ク信号に変換される。
送信する一方、外部装置からマイクロ波などで供給され
るエネルギを受け取る。アンテナ部１０を介して供給さ
れたエネルギは、整流部１、レギュレータ部２、ＣＬＫ
抽出部３及び電圧検出部４で、当該集積化センサ素子の
各部を作動させるのに必要な電流、電圧あるいはクロッ
ク信号に変換される。
【００３１】図２は、図１の集積化センサ素子と読取り
装置の構成を表すブロック図である。集積化センサ素子
Ａ及び読取り装置Ｂは、相互に検出結果又はエネルギを
送受する。
装置の構成を表すブロック図である。集積化センサ素子
Ａ及び読取り装置Ｂは、相互に検出結果又はエネルギを
送受する。
【００３２】まず、集積化センサ素子Ａの機能について
説明する。
説明する。
【００３３】検出部６は、その検出結果を連続的に変化
する電気的信号（アナログ信号）として出力する。その
検出信号は、Ａ／Ｄ変換部８により、デジタル信号に変
換される。
する電気的信号（アナログ信号）として出力する。その
検出信号は、Ａ／Ｄ変換部８により、デジタル信号に変
換される。
【００３４】制御部７は、検出結果を示す信号（検出信
号）について必要な処理を行う。その処理に際して補正
が必要な場合は、制御部７は、記憶部９に格納されてい
る補正情報を参照して補正などの処理を行う。ここで、
検出信号について処理前と処理後の相関関係、即ち、制
御部７における入力と出力の関係は、線形に限らず、非
線形であっても良い。なお、検出結果の補正は、集積化
センサ素子で行う他、検出信号を受信する外部装置で行
っても良い。
号）について必要な処理を行う。その処理に際して補正
が必要な場合は、制御部７は、記憶部９に格納されてい
る補正情報を参照して補正などの処理を行う。ここで、
検出信号について処理前と処理後の相関関係、即ち、制
御部７における入力と出力の関係は、線形に限らず、非
線形であっても良い。なお、検出結果の補正は、集積化
センサ素子で行う他、検出信号を受信する外部装置で行
っても良い。
【００３５】変調部５は、制御部７で処理された信号の
搬送波を変調する。変調された搬送波は、アンテナ部１
０から送信され、読取り装置Ｂのアンテナ部１６で受信
される。
搬送波を変調する。変調された搬送波は、アンテナ部１
０から送信され、読取り装置Ｂのアンテナ部１６で受信
される。
【００３６】この集積化センサ素子Ａには、外部装置
（図示の例の場合、読取り装置Ｂ）からエネルギが供給
される。集積化センサ素子Ａのアンテナ部１０と読取り
装置Ｂのアンテナ部１６との間における、検出結果及び
エネルギの送受には、電磁波が利用される。ＣＬＫ抽出
部３は、受信された電磁波からクロック信号を抽出す
る。制御部７は，このクロック信号に基づいて動作す
る。
（図示の例の場合、読取り装置Ｂ）からエネルギが供給
される。集積化センサ素子Ａのアンテナ部１０と読取り
装置Ｂのアンテナ部１６との間における、検出結果及び
エネルギの送受には、電磁波が利用される。ＣＬＫ抽出
部３は、受信された電磁波からクロック信号を抽出す
る。制御部７は，このクロック信号に基づいて動作す
る。
【００３７】アンテナ部１０を介して供給されたエネル
ギは、整流部１で整流され、レギュレータ部２で電圧が
調整される。こうして整流された直流電流は、各部を動
作させる電源となる。電圧検出部４は、所定の電圧レベ
ルに達していることを示す信号を制御部７に与え、制御
部７が動作可能な状態にのみ動作するようにしている。
ギは、整流部１で整流され、レギュレータ部２で電圧が
調整される。こうして整流された直流電流は、各部を動
作させる電源となる。電圧検出部４は、所定の電圧レベ
ルに達していることを示す信号を制御部７に与え、制御
部７が動作可能な状態にのみ動作するようにしている。
【００３８】次に、読取り装置Ｂについて説明する。集
積化センサ素子Ａから送信された搬送波は、アンテナ部
１６で受信され、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）部１３
に入力される。ＢＰＦ部１３では、搬送波の周波数成分
から、余分な成分を除去する。即ち、処理された検出結
果の情報を含む所定の周波数成分だけを抽出する。余分
な周波数成分が除去された搬送波は、復調部１４に入力
され、ここで発振器１２が発生する周波数発振により検
出結果が取り出され、表示部１５に表示される。表示部
１５では、検出信号に対して更にその他の信号処理を施
した結果を表示するようにしても良い。発振器１２から
の周波数信号は、電力増幅部１１で増幅され、アンテナ
部１６からマイクロ波その他の電磁波として集積化セン
サ素子Ａに送信される。
積化センサ素子Ａから送信された搬送波は、アンテナ部
１６で受信され、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）部１３
に入力される。ＢＰＦ部１３では、搬送波の周波数成分
から、余分な成分を除去する。即ち、処理された検出結
果の情報を含む所定の周波数成分だけを抽出する。余分
な周波数成分が除去された搬送波は、復調部１４に入力
され、ここで発振器１２が発生する周波数発振により検
出結果が取り出され、表示部１５に表示される。表示部
１５では、検出信号に対して更にその他の信号処理を施
した結果を表示するようにしても良い。発振器１２から
の周波数信号は、電力増幅部１１で増幅され、アンテナ
部１６からマイクロ波その他の電磁波として集積化セン
サ素子Ａに送信される。
【００３９】図３は、本発明による計測システムの構成
例を示す。この計測システムは、巻取リール１７、供給
リール１８、アクチュエータ１９、孔あけ器２０、容器
２１〜２５、メンブレンシール２７、及び送受信部２６
で構成される。
例を示す。この計測システムは、巻取リール１７、供給
リール１８、アクチュエータ１９、孔あけ器２０、容器
２１〜２５、メンブレンシール２７、及び送受信部２６
で構成される。
【００４０】各々の容器の中には、集積化センサ素子
（以下「センサチップ」という）が収納されている。容
器の中のセンサチップは、後述するように、メンブレン
（薄膜）シール２７で外界と隔離されている。メンブレ
ンシールは、センサを使用する際に孔あけ器２０により
開封される。送受信部２６は、使用中（容器２３内）の
センサチップから送信された検出結果を受信する一方、
そのセンサチップに供給するエネルギを送る。
（以下「センサチップ」という）が収納されている。容
器の中のセンサチップは、後述するように、メンブレン
（薄膜）シール２７で外界と隔離されている。メンブレ
ンシールは、センサを使用する際に孔あけ器２０により
開封される。送受信部２６は、使用中（容器２３内）の
センサチップから送信された検出結果を受信する一方、
そのセンサチップに供給するエネルギを送る。
【００４１】巻取リール１７と供給リール１８とは、容
器をメンブレンシール２７で帯状に連ねたもの（以下、
容器の帯という）によって連動する。供給リール１８に
は、未開封の容器の帯が巻かれている。一方、巻取リー
ル１７には、使用後の容器の帯が巻き取られる。これら
は、モータ等の駆動源により回転する。このとき、容器
の帯が、図３に矢印で示す送り方向に容器一つ分ずつ送
られる。巻取リール１７と供給リール１８との間には、
アクチュエータ１９により往復運動する孔あけ器２０が
設けられている。孔あけ器２０は、使用する容器２３の
上面に貼られているメンブレンシールに多数の孔をあけ
ることができる。
器をメンブレンシール２７で帯状に連ねたもの（以下、
容器の帯という）によって連動する。供給リール１８に
は、未開封の容器の帯が巻かれている。一方、巻取リー
ル１７には、使用後の容器の帯が巻き取られる。これら
は、モータ等の駆動源により回転する。このとき、容器
の帯が、図３に矢印で示す送り方向に容器一つ分ずつ送
られる。巻取リール１７と供給リール１８との間には、
アクチュエータ１９により往復運動する孔あけ器２０が
設けられている。孔あけ器２０は、使用する容器２３の
上面に貼られているメンブレンシールに多数の孔をあけ
ることができる。
【００４２】図４は、図３の計測システムにおける容器
の拡大斜視図である。
の拡大斜視図である。
【００４３】容器２８は、塩化ビニル等の軟質プラスチ
ックに凹部を真空成形したものである。メンブレンシー
ル２７は、塩化ビニル等の薄膜（メンブレン）から成
り、容器の上端に熱圧着して容器内部を密閉する。この
密閉された容器内部には、センサチップ２９が脱酸素材
や吸湿材等（図示せず）と共に収納されている。
ックに凹部を真空成形したものである。メンブレンシー
ル２７は、塩化ビニル等の薄膜（メンブレン）から成
り、容器の上端に熱圧着して容器内部を密閉する。この
密閉された容器内部には、センサチップ２９が脱酸素材
や吸湿材等（図示せず）と共に収納されている。
【００４４】なお、容器２８及びメンブレンシール２７
の材料は、塩化ビニルに限らず、空気、水分、ガスが通
過しないものであればよい。例えば、アルミ薄膜と高分
子材との複合材や、アルミ箔等で代用しても良い。ま
た、特性の異なる高分子材料同士をラミネートしたもの
でも良い。
の材料は、塩化ビニルに限らず、空気、水分、ガスが通
過しないものであればよい。例えば、アルミ薄膜と高分
子材との複合材や、アルミ箔等で代用しても良い。ま
た、特性の異なる高分子材料同士をラミネートしたもの
でも良い。
【００４５】図５は、図３に示す計測システムの動作を
表すフローチャートである。
表すフローチャートである。
【００４６】コントローラによって、センサの交換時期
が判断される（ＳＴ１）。コントローラは、交換すべき
と判断した場合、即ち、“YES”ならば、巻取リール１
７を駆動するモータ等に動作指示を与える。このことに
より、容器の帯は、容器一つ分だけ送られ（ＳＴ２）、
未開封の容器２３が孔あけ器２０の真下に置かれる。次
に、コントローラは、アクチュエータ１９に動作指示を
与える。このことにより、孔あけ器２０が降下して容器
２３のメンブレンシール２７に孔をあける（ＳＴ３）。
このことにより、容器の内部に保存されていたセンサチ
ップに外気が接触するようになる。すなわち、センサチ
ップは、使用可能な状態になる。そして、このセンサチ
ップで外界の特性を計測する（ＳＴ４）。
が判断される（ＳＴ１）。コントローラは、交換すべき
と判断した場合、即ち、“YES”ならば、巻取リール１
７を駆動するモータ等に動作指示を与える。このことに
より、容器の帯は、容器一つ分だけ送られ（ＳＴ２）、
未開封の容器２３が孔あけ器２０の真下に置かれる。次
に、コントローラは、アクチュエータ１９に動作指示を
与える。このことにより、孔あけ器２０が降下して容器
２３のメンブレンシール２７に孔をあける（ＳＴ３）。
このことにより、容器の内部に保存されていたセンサチ
ップに外気が接触するようになる。すなわち、センサチ
ップは、使用可能な状態になる。そして、このセンサチ
ップで外界の特性を計測する（ＳＴ４）。
【００４７】ところで、イオン感応性の有機膜を用いた
イオンセンサは、一般に、乾燥雰囲気中に保管しておく
と、使用開始時に安定した特性を有しないという問題が
あるので、使用に際しては、センサを適当な溶液に一晩
浸漬すること等により安定化させるようにしている
（「コンディショニング」と称される）。そこで、その
ようなセンサを用いる場合は、上記実施例のセンサチッ
プ容器内にコンディショニング用の溶液を満たし、その
中にセンサチップを保管することが好ましい。例えば、
Naイオンセンサであれば、0.1NのNacl溶液中に保管す
る。
イオンセンサは、一般に、乾燥雰囲気中に保管しておく
と、使用開始時に安定した特性を有しないという問題が
あるので、使用に際しては、センサを適当な溶液に一晩
浸漬すること等により安定化させるようにしている
（「コンディショニング」と称される）。そこで、その
ようなセンサを用いる場合は、上記実施例のセンサチッ
プ容器内にコンディショニング用の溶液を満たし、その
中にセンサチップを保管することが好ましい。例えば、
Naイオンセンサであれば、0.1NのNacl溶液中に保管す
る。
【００４８】この場合、図３のシステムでは、孔あけ器
２０に代えて次のような手段を設けるとよい。すなわ
ち、図１０に示すように、システム全体を測定対象流体
の中に入れて物質の量などを測定する場合、当該流体を
吸い込むチューブ６１と排出するチューブ６２とを適当
な保持部材６３で鉛直方向に保持し、吸込チューブ６１
にはポンプ６４を設けると共に、各チューブの下端には
それぞれ吸込針６１ｎ，排出針６２ｎを取り付け、前記
アクチュエータ１９により保持部材６３を往復運動させ
る構造とする。一方、供給リール１８側の未開封の容器
２４，２５内は、コンディショニング溶液Ｌで満たさ
れ、その中にセンサチップを保管している。
２０に代えて次のような手段を設けるとよい。すなわ
ち、図１０に示すように、システム全体を測定対象流体
の中に入れて物質の量などを測定する場合、当該流体を
吸い込むチューブ６１と排出するチューブ６２とを適当
な保持部材６３で鉛直方向に保持し、吸込チューブ６１
にはポンプ６４を設けると共に、各チューブの下端には
それぞれ吸込針６１ｎ，排出針６２ｎを取り付け、前記
アクチュエータ１９により保持部材６３を往復運動させ
る構造とする。一方、供給リール１８側の未開封の容器
２４，２５内は、コンディショニング溶液Ｌで満たさ
れ、その中にセンサチップを保管している。
【００４９】図１０のシステムにおいては、前述のよう
にセンサチップを交換すべきと判断した場合、巻取リー
ル１７を駆動して未使用のセンサチップを収納した容器
２３が、吸込針６１ｎ及び排出針６２ｎの真下に置かれ
る。その後、アクチュエータ１９により、吸込針６１ｎ
及び排出針６２ｎを下降させて容器２３のメンブレンシ
ール２７に孔をあける。そして、ポンプ６４を動作させ
ることにより、測定対象流体が吸込チューブ６１から吸
い込まれ、吸込針６１ｎを介して容器２３の内部に入る
と、その内部に充填されているコンディショニング溶液
Ｌは、排出針６２ｎを介して排出チューブ６２に押し出
され、その上端から排出される。かくして、容器２３内
は測定対象流体で満たされ、その中に保管されていたセ
ンサチップが測定対象流体に接する。すなわち、容器内
の流体を速やかに置換して、センサチップを使用可能な
状態にすることができる。ポンプ６４は、常時稼動して
も、或いは必要時のみ間欠的に稼動させてもよい。
にセンサチップを交換すべきと判断した場合、巻取リー
ル１７を駆動して未使用のセンサチップを収納した容器
２３が、吸込針６１ｎ及び排出針６２ｎの真下に置かれ
る。その後、アクチュエータ１９により、吸込針６１ｎ
及び排出針６２ｎを下降させて容器２３のメンブレンシ
ール２７に孔をあける。そして、ポンプ６４を動作させ
ることにより、測定対象流体が吸込チューブ６１から吸
い込まれ、吸込針６１ｎを介して容器２３の内部に入る
と、その内部に充填されているコンディショニング溶液
Ｌは、排出針６２ｎを介して排出チューブ６２に押し出
され、その上端から排出される。かくして、容器２３内
は測定対象流体で満たされ、その中に保管されていたセ
ンサチップが測定対象流体に接する。すなわち、容器内
の流体を速やかに置換して、センサチップを使用可能な
状態にすることができる。ポンプ６４は、常時稼動して
も、或いは必要時のみ間欠的に稼動させてもよい。
【００５０】なお、排出された流体が再度吸い込まれる
ことがないように、吸込口と排出口を離れた位置に設け
ることが望ましい。
ことがないように、吸込口と排出口を離れた位置に設け
ることが望ましい。
【００５１】上記の計測システムは、１つのセンサチッ
プ（図３の場合、容器２３に収納されているセンサチッ
プ）のみ測定に使用する構成であるが、このセンサ以外
（例えば前方の容器２２内）のセンサチップも使用可能
とする、すなわち、そのセンサチップに下方にも送受信
部２６を設けることにより、二つのセンサによる測定が
できる構成にしてもよい。この場合、使用中の一つのセ
ンサを交換すべき時には、もう一つのセンサも使用して
二つのセンサで同時に計測し、各々の計測データの差が
どの程度あるかを判定することにより、それまで使用し
てきたセンサ（計測データ）の信頼性をチェックするこ
とができる。その結果により、ある一定時間が経過した
ところで古いセンサでの測定を止めて、そのセンサを回
収することができる。
プ（図３の場合、容器２３に収納されているセンサチッ
プ）のみ測定に使用する構成であるが、このセンサ以外
（例えば前方の容器２２内）のセンサチップも使用可能
とする、すなわち、そのセンサチップに下方にも送受信
部２６を設けることにより、二つのセンサによる測定が
できる構成にしてもよい。この場合、使用中の一つのセ
ンサを交換すべき時には、もう一つのセンサも使用して
二つのセンサで同時に計測し、各々の計測データの差が
どの程度あるかを判定することにより、それまで使用し
てきたセンサ（計測データ）の信頼性をチェックするこ
とができる。その結果により、ある一定時間が経過した
ところで古いセンサでの測定を止めて、そのセンサを回
収することができる。
【００５２】図６は、別の計測システムを示す。この計
測システムは、シャッタ３０，３１、ストッパ３２，３
３、収納装置３４、及び送受信部３５を備えている。
測システムは、シャッタ３０，３１、ストッパ３２，３
３、収納装置３４、及び送受信部３５を備えている。
【００５３】収納装置３４は中空の箱状部材又は容器で
形成され、その内部には複数のセンサチップ２９が一列
に並べられている。この容器３４は、水平線に対し傾い
て設置されている。容器３４の内壁面は、センサチップ
との摩擦が小さい材料で作られ、センサチップが重力で
斜面を滑り落ちるようになっている。容器３４の内部
は、ねじぶた３７、シールリング３８及びシャッタ３
０，３１で密閉されており、外界との機密が十分に保た
れている。更に、容器３４の内部には、酸素や湿気を除
去する吸着剤４３を設置することにより、未使用のセン
サチップ２９の劣化を防いでいる。
形成され、その内部には複数のセンサチップ２９が一列
に並べられている。この容器３４は、水平線に対し傾い
て設置されている。容器３４の内壁面は、センサチップ
との摩擦が小さい材料で作られ、センサチップが重力で
斜面を滑り落ちるようになっている。容器３４の内部
は、ねじぶた３７、シールリング３８及びシャッタ３
０，３１で密閉されており、外界との機密が十分に保た
れている。更に、容器３４の内部には、酸素や湿気を除
去する吸着剤４３を設置することにより、未使用のセン
サチップ２９の劣化を防いでいる。
【００５４】シャッタ３０，３１及びストッパ３２，３
３は、通常、図６に示す閉位置にあり、第二のシャッタ
３１により密閉された容器３４内に未使用のセンサチッ
プ２９を保管している。センサチップを交換する際に
は、シャッタ３０，３１及びストッパ３２，３３が、矢
印で示す方向に摺動する。これらの摺動は、例えばソレ
ノイドのような駆動機構Ｄにより実現される。なお、容
器３４内部のシャッタ３０，３１及び第一のストッパ３
２が駆動される部位は、十分に機密が保たれている。従
って、これらの摺動部分から容器内部に外気が侵入する
ことはない。
３は、通常、図６に示す閉位置にあり、第二のシャッタ
３１により密閉された容器３４内に未使用のセンサチッ
プ２９を保管している。センサチップを交換する際に
は、シャッタ３０，３１及びストッパ３２，３３が、矢
印で示す方向に摺動する。これらの摺動は、例えばソレ
ノイドのような駆動機構Ｄにより実現される。なお、容
器３４内部のシャッタ３０，３１及び第一のストッパ３
２が駆動される部位は、十分に機密が保たれている。従
って、これらの摺動部分から容器内部に外気が侵入する
ことはない。
【００５５】第一のシャッタ３０と第二のシャッタ３１
とで密閉された空間である準備室３９内には、通常、セ
ンサチップ２９は収容されていないが、後述のように、
センサチップを交換する際は、第二のシャッタ３１が上
昇する。一方、第一のシャッタ３０は下降したままなの
で、保存室の内部へ外気が進入することはなく、保存室
内の未使用センサチップをより長期間保管することがで
きる。
とで密閉された空間である準備室３９内には、通常、セ
ンサチップ２９は収容されていないが、後述のように、
センサチップを交換する際は、第二のシャッタ３１が上
昇する。一方、第一のシャッタ３０は下降したままなの
で、保存室の内部へ外気が進入することはなく、保存室
内の未使用センサチップをより長期間保管することがで
きる。
【００５６】一方、容器３４の外で使用されるセンサチ
ップ３６は、第二のストッパ３３によって所定位置に固
定され、送受信部３５からエネルギが供給される。セン
サチップ３６での検出結果は、送受信部３５から送信さ
れる。更に、使用済みのセンサチップ４１は、回収袋４
２に回収される。
ップ３６は、第二のストッパ３３によって所定位置に固
定され、送受信部３５からエネルギが供給される。セン
サチップ３６での検出結果は、送受信部３５から送信さ
れる。更に、使用済みのセンサチップ４１は、回収袋４
２に回収される。
【００５７】図７は、図６の計測システムにおけるシャ
ッタ３０，３１及びストッパ３２，３３の動作手順を表
すフローチャートである。
ッタ３０，３１及びストッパ３２，３３の動作手順を表
すフローチャートである。
【００５８】まず、コントローラは、使用中のセンサチ
ップ３６の交換時期を判断する（ＳＴ５）。そして“YE
S”すなわち交換すべき時期と判断した場合は、先ず第
二のストッパ３３を下降させ、そのセンサチップ３６を
使用済みのものとして排出する（ＳＴ６）。排出された
センサチップ４１は、図６に示すように回収袋４２に滑
落するようになっている。その後、第二のストッパ３３
を元の位置まで上昇させる（ＳＴ７）。
ップ３６の交換時期を判断する（ＳＴ５）。そして“YE
S”すなわち交換すべき時期と判断した場合は、先ず第
二のストッパ３３を下降させ、そのセンサチップ３６を
使用済みのものとして排出する（ＳＴ６）。排出された
センサチップ４１は、図６に示すように回収袋４２に滑
落するようになっている。その後、第二のストッパ３３
を元の位置まで上昇させる（ＳＴ７）。
【００５９】次に、第二のシャッタ３１を上昇させ、容
器３４内から先頭の新しいセンサチップ２９’を予備室
３９内に滑落させる（ＳＴ８）。このとき、２番目以降
のセンサチップ２９は、第一のストッパ３２により保存
容器３４内に係止されている。その後、第二のシャッタ
３１を下降させて閉じてから（ＳＴ９）、第一のストッ
パ３２を上昇させ、最初のセンサチップ２９が第二のシ
ャッタ３１で止められたところで第一のストッパ３２を
下降させ、次のセンサチップ２９を係止する（ＳＴ１
０）。
器３４内から先頭の新しいセンサチップ２９’を予備室
３９内に滑落させる（ＳＴ８）。このとき、２番目以降
のセンサチップ２９は、第一のストッパ３２により保存
容器３４内に係止されている。その後、第二のシャッタ
３１を下降させて閉じてから（ＳＴ９）、第一のストッ
パ３２を上昇させ、最初のセンサチップ２９が第二のシ
ャッタ３１で止められたところで第一のストッパ３２を
下降させ、次のセンサチップ２９を係止する（ＳＴ１
０）。
【００６０】次に、第一のシャッタ３０を上昇させ、予
備室３９内のセンサチップ２９’を使用位置（３６）ま
で移動させる（ＳＴ１１）。その後、第一のシャッタ３
０を下降させて予備室３９を閉じる（ＳＴ１２）。ここ
で、外にさらされた予備室３９の流体や湿気を除去する
ことが好ましい。
備室３９内のセンサチップ２９’を使用位置（３６）ま
で移動させる（ＳＴ１１）。その後、第一のシャッタ３
０を下降させて予備室３９を閉じる（ＳＴ１２）。ここ
で、外にさらされた予備室３９の流体や湿気を除去する
ことが好ましい。
【００６１】以上により、収納装置内のセンサチップ
は、交換すべき時に一つずつ外部へ取り出され、使用可
能な状態になる。
は、交換すべき時に一つずつ外部へ取り出され、使用可
能な状態になる。
【００６２】図８は、更に別の計測システムを示す。こ
の計測システムは、カートリッジＣ、基板４４及びアク
チュエータＤを備えている。
の計測システムは、カートリッジＣ、基板４４及びアク
チュエータＤを備えている。
【００６３】カートリッジＣは、上ケース４５と下ケー
ス４６とからなる。上ケース４５の軸４７は、下ケース
４６の軸受４８と回転可能に嵌合すると共に、後述の主
軸４９と係合する。使用時には、上ケース４５と下ケー
ス４６とが組み合わされて一体となる。
ス４６とからなる。上ケース４５の軸４７は、下ケース
４６の軸受４８と回転可能に嵌合すると共に、後述の主
軸４９と係合する。使用時には、上ケース４５と下ケー
ス４６とが組み合わされて一体となる。
【００６４】アクチュエータＤは、モータ５０と減速歯
車５１と主軸４９とを備えて構成される。減速歯車５１
は、回転数を調整して、モータ５０の動力を主軸４９に
伝達する。アクチュエータは、基板４４の裏側に設置さ
れる。但し、主軸４９は、基板４４を貫通し、カートリ
ッジＣの上ケース４５と係合する。モータ５０の動力
は、主軸４９を介して上ケース４５に伝達される。
車５１と主軸４９とを備えて構成される。減速歯車５１
は、回転数を調整して、モータ５０の動力を主軸４９に
伝達する。アクチュエータは、基板４４の裏側に設置さ
れる。但し、主軸４９は、基板４４を貫通し、カートリ
ッジＣの上ケース４５と係合する。モータ５０の動力
は、主軸４９を介して上ケース４５に伝達される。
【００６５】上ケース４５には，貫通孔５２が設けられ
ている。下ケース４６には、複数の小部屋５３が設けら
れている。各々の小部屋５３にはセンサチップ５４が収
納されている。ここで、各々の小部屋にはセンサチップ
と共に湿度や酸素を吸着する吸着剤を入れておくことが
好ましい。計測の際は、上ケース４５と下ケース４６と
が組み合わされ、小部屋５３の機密が保持される。貫通
孔５２の真下に位置するセンサチップ５４は、外気に露
出される。外気に露出されたセンサチップは、送受信部
（図示せず）との間で、検出結果又はエネルギを送受す
る。
ている。下ケース４６には、複数の小部屋５３が設けら
れている。各々の小部屋５３にはセンサチップ５４が収
納されている。ここで、各々の小部屋にはセンサチップ
と共に湿度や酸素を吸着する吸着剤を入れておくことが
好ましい。計測の際は、上ケース４５と下ケース４６と
が組み合わされ、小部屋５３の機密が保持される。貫通
孔５２の真下に位置するセンサチップ５４は、外気に露
出される。外気に露出されたセンサチップは、送受信部
（図示せず）との間で、検出結果又はエネルギを送受す
る。
【００６６】上ケース４５は、上述のように主軸４９と
係合する。一方、下ケース４６は、基板４４に固定され
ている。下ケース４６と基板４４とは着脱可能である。
上ケース４５は、貫通孔５２の真下にセンサチップが位
置するように、モータ５０の動力で所定の角度ずつ回転
する。即ち、この実施例では、センサチップの寿命が尽
きた場合、上ケース４５を回転させることで、次の新た
なセンサチップに切り替える機構を有する。
係合する。一方、下ケース４６は、基板４４に固定され
ている。下ケース４６と基板４４とは着脱可能である。
上ケース４５は、貫通孔５２の真下にセンサチップが位
置するように、モータ５０の動力で所定の角度ずつ回転
する。即ち、この実施例では、センサチップの寿命が尽
きた場合、上ケース４５を回転させることで、次の新た
なセンサチップに切り替える機構を有する。
【００６７】また、カートリッジＣと基板４４とは、着
脱可能に係合する。従って、小部屋５３に収納してある
全てのセンサ５４の寿命が尽きたとき等は、既存のカー
トリッジを新たなカートリッジと取り替えることができ
る。
脱可能に係合する。従って、小部屋５３に収納してある
全てのセンサ５４の寿命が尽きたとき等は、既存のカー
トリッジを新たなカートリッジと取り替えることができ
る。
【００６８】図９は、図８に示す計測システムへの電力
供給を表すブロック図である。
供給を表すブロック図である。
【００６９】コントローラ５８、ドライバ５５、及び受
信回路５７は、電源５６からの供給電力で駆動する。コ
ントローラ５８は、センサチップの寿命を判断して、適
宜、ドライバ５５に動作指示を与える。ドライバ５５
は、図８のアクチュエータＤの動作を制御する。具体的
には、図８の主軸４９が所定の角度ずつ回転するように
モータ５０の回転を制御する。制御の方法としては、ポ
テンショメータ等を用いてフィードバック制御しても良
いし、パルスモータを用いてオープン制御することもで
きる。なお、受信回路５７は、図８のセンサチップ５４
による検出結果を受信すると共に、センサチップにエネ
ルギを供給するための回路である。
信回路５７は、電源５６からの供給電力で駆動する。コ
ントローラ５８は、センサチップの寿命を判断して、適
宜、ドライバ５５に動作指示を与える。ドライバ５５
は、図８のアクチュエータＤの動作を制御する。具体的
には、図８の主軸４９が所定の角度ずつ回転するように
モータ５０の回転を制御する。制御の方法としては、ポ
テンショメータ等を用いてフィードバック制御しても良
いし、パルスモータを用いてオープン制御することもで
きる。なお、受信回路５７は、図８のセンサチップ５４
による検出結果を受信すると共に、センサチップにエネ
ルギを供給するための回路である。
【００７０】以上、集積化センサ素子及び計測システム
の実施例について説明したが、センサチップの形状、容
器の形状又はアクチュエータの駆動方式等は、上記実施
例に限定されない。
の実施例について説明したが、センサチップの形状、容
器の形状又はアクチュエータの駆動方式等は、上記実施
例に限定されない。
【００７１】例えば、図１の集積化センサチップにおい
て、センサ部６を複数のセンサで構成してもよい。それ
らのセンサは、例えばペーハー（ｐＨ）及びＮａ，Ｋ，
Ｃａの各イオンを測定するものである。この場合、１つ
のチップに集積化された参照電極や補償用の温度センサ
等も共用できるとともに製造も１回で済むので、測定対
象の異なる集積化センサを複数個作るよりも、コストの
点で有利である。
て、センサ部６を複数のセンサで構成してもよい。それ
らのセンサは、例えばペーハー（ｐＨ）及びＮａ，Ｋ，
Ｃａの各イオンを測定するものである。この場合、１つ
のチップに集積化された参照電極や補償用の温度センサ
等も共用できるとともに製造も１回で済むので、測定対
象の異なる集積化センサを複数個作るよりも、コストの
点で有利である。
【００７２】本発明による集積化センサ素子及び計測シ
ステムは、種々の物理量測定に使用できるが、水耕栽培
の肥料モニタその他の環境測定用に好適である。
ステムは、種々の物理量測定に使用できるが、水耕栽培
の肥料モニタその他の環境測定用に好適である。
【図１】集積化センサ素子の一実施例を模式的に示す拡
大図。
大図。
【図２】図１に示す集積化センサ素子と読取り装置との
実施例を表すブロック図。
実施例を表すブロック図。
【図３】計測システムの実施例を示す図。
【図４】図３の計測システムにおける容器の拡大斜視
図。
図。
【図５】図３の計測システムの動作を表すフローチャー
ト。
ト。
【図６】計測システムの別の実施例を示す図。
【図７】図６の計測システムの動作を表すフローチャー
ト。
ト。
【図８】計測システムの更に別の実施例を示す図。
【図９】図８の計測システムへの電力供給の処理手順を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図１０】計測システムの更に別の実施例を示す図。
１…整流部、２…レギュレータ部、３…ＣＬＫ抽出部、
４…電圧検出部、５…変調部、６…検出部、７…制御
部、８…Ａ／Ｄ変換部、９…記憶部、１０…集積化セン
サ素子のアンテナ部、１１…電力増幅部、１２…発振
器、１３…ＢＰＦ部、１４…復調部、１５…表示部、１
６…読取り装置のアンテナ部、１７…巻取リール、１８
…供給リール、１９…アクチュエータ、２０…孔あけ
器、２１，２２，２３，２４，２５，２８…容器、２
６，３５…送受信部、２７…メンブレンシール、２９，
３６，４１，５４…集積化センサ素子、３０，３１…シ
ャッタ、３２，３３…ストッパ、３７…ねじぶた、３８
…シールリング、３９…予備室、４２…回収袋、４３…
吸着剤、４４…基板、４５…上ケース、４６…下ケー
ス、４７…軸、４８…軸受け、４９…主軸、５０…モー
タ、５１…減速歯車、５２…貫通孔、５３…小部屋、５
５…ドライバ、５６…電源、５７…受信回路、５８…コ
ントローラ。
４…電圧検出部、５…変調部、６…検出部、７…制御
部、８…Ａ／Ｄ変換部、９…記憶部、１０…集積化セン
サ素子のアンテナ部、１１…電力増幅部、１２…発振
器、１３…ＢＰＦ部、１４…復調部、１５…表示部、１
６…読取り装置のアンテナ部、１７…巻取リール、１８
…供給リール、１９…アクチュエータ、２０…孔あけ
器、２１，２２，２３，２４，２５，２８…容器、２
６，３５…送受信部、２７…メンブレンシール、２９，
３６，４１，５４…集積化センサ素子、３０，３１…シ
ャッタ、３２，３３…ストッパ、３７…ねじぶた、３８
…シールリング、３９…予備室、４２…回収袋、４３…
吸着剤、４４…基板、４５…上ケース、４６…下ケー
ス、４７…軸、４８…軸受け、４９…主軸、５０…モー
タ、５１…減速歯車、５２…貫通孔、５３…小部屋、５
５…ドライバ、５６…電源、５７…受信回路、５８…コ
ントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 27/414 Ｇ０１Ｎ 37/00 １０１ 27/416 27/30 ３７１Ｚ Ｈ０４Ｑ 9/00 ３４１ ３０１Ｘ // Ｇ０１Ｎ 37/00 １０１ 27/46 ３５３Ｇ
Claims (11)
- 【請求項１】計測対象の物質を含む気体若しくは液体と
接することにより特性変化を生ずる有機膜及びその特性
変化を電気信号に変換する変換部を備えた検出部と、前
記検出部からの検出結果を示す信号を処理する制御部
と、前記制御部で処理された信号を外部へ送信する一
方、その送信動作と前記検出部及び前記制御部の動作に
必要なエネルギを外部から受けるアンテナ部とを、単一
の集積回路素子として形成したことを特徴とする集積化
センサ素子。 - 【請求項２】水溶液中のｐＨ濃度を検出するイオン感応
性ＦＥＴ素子及び参照電極により構成される検出部と、
前記検出部の検出結果を補正するための温度センサと、
前記検出部からの検出結果を示す信号を処理する制御部
と、前記制御部で処理された信号を外部へ送信する一
方、その送信動作と前記検出部及び前記制御部の動作に
必要なエネルギを外部から受けるアンテナ部とを、単一
の集積回路素子として形成したことを特徴とする集積化
センサ素子。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の集積化センサ素子に
おいて、前記制御部は、前記検出部の検出結果を補正す
るための補正情報を予め記憶しておくメモリを有し、そ
の補正情報に従って前記検出結果を補正し、補正した検
出結果を前記アンテナ部より送信することを特徴とする
集積化センサ素子。 - 【請求項４】請求項１、２又は３記載の集積化センサ素
子から送信された検出結果を受信する一方、前記集積化
センサ素子に供給すべきエネルギを送るアンテナ部と、 該アンテナ部を介して前記集積化センサ素子から受信し
た検出結果に関する情報を表示する表示部とを備えた読
取り装置。 - 【請求項５】請求項１、２又は３記載の集積化センサ素
子と、 前記集積化センサ素子を複数収納する容器と、 前記容器に収納された集積化センサ素子を所定の数量だ
け使用可能な状態にする一方、劣化した集積化センサ素
子を排除するアクチュエータと、 前記集積化センサ素子の性能劣化を判断し、若しくは予
め決められた使用時間に達したかを判断して、前記アク
チュエータの動作を制御するコントローラと、 使用中の集積化センサ素子から送信された検出結果を受
信する一方、当該集積化センサ素子に供給するエネルギ
を送るアンテナ部とを備えたことを特徴とする計測シス
テム。 - 【請求項６】請求項１、２又は３記載の集積化センサ素
子と、 前記集積化センサ素子を１つずつ収納する複数の容器
と、 前記容器に収納された集積化センサ素子を所定の数量だ
け使用可能な状態とする一方、劣化した集積化センサ素
子を排除するアクチュエータと、 前記集積化センサ素子の性能劣化を判断し、若しくは予
め決められた使用時間に達したかを判断して、前記アク
チュエータの動作を制御するコントローラと、 使用中の集積化センサ素子から送信された検出結果を受
信する一方、当該集積化センサ素子に供給するエネルギ
を送るアンテナ部とを備えたことを特徴とする計測シス
テム。 - 【請求項７】請求項５又は６記載の計測システムにおい
て、前記容器は外部からの気体又は液体の侵入を防ぐ気
密性を有していることを特徴とする計測システム。 - 【請求項８】請求項７記載の計測システムにおいて、前
記容器は、その内部に前記集積化センサ素子を劣化させ
る物質を吸着する吸着剤を有していることを特徴とする
計測システム。 - 【請求項９】請求項１、２又は３記載の集積化センサ素
子と、 一部又は全部が薄い膜で形成された蓋をもって、前記集
積化センサ素子を安定に保持する気体又は液体と共に前
記集積化センサ素子を１つずつ封入した複数の容器と、 前記容器の薄い膜に穴をあけることで、当該容器に収納
された集積化センサ素子を使用可能な状態とする一方、
劣化した集積化センサ素子を排除するアクチュエータ
と、 前記集積化センサ素子の性能劣化を判断し、若しくは予
め決められた使用時間に達したかを判断して、前記アク
チュエータの動作を制御するコントローラと、 使用中の集積化センサ素子から送信された検出結果を受
信する一方、当該集積化センサ素子に供給するエネルギ
を送るアンテナ部とを備えたことを特徴とする計測シス
テム。 - 【請求項１０】請求項１、２又は３記載の集積化センサ
素子を複数個、密閉状態で収納することを特徴とする収
納装置。 - 【請求項１１】請求項１、２又は３記載の集積化センサ
素子を１つずつ密閉状態で収納した容器を複数備えたこ
とを特徴とする収納装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000195465A JP3839224B2 (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | 集積化センサ素子及びこれを用いた計測システム |
| AU2001267837A AU2001267837A1 (en) | 2000-06-29 | 2001-06-27 | Integrated sensor device and measuring system using the same |
| US10/069,776 US6798184B2 (en) | 2000-06-29 | 2001-06-27 | Integrated sensor device and measuring system using the same |
| PCT/JP2001/005510 WO2002001215A1 (fr) | 2000-06-29 | 2001-06-27 | Dispositif a capteur integre et systeme de mesure mettant en oeuvre un tel dispositif |
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|---|---|---|---|
| JP2000195465A JP3839224B2 (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | 集積化センサ素子及びこれを用いた計測システム |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3839224B2 JP3839224B2 (ja) | 2006-11-01 |
Family
ID=18694127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000195465A Expired - Fee Related JP3839224B2 (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | 集積化センサ素子及びこれを用いた計測システム |
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|---|---|
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| JP (1) | JP3839224B2 (ja) |
| AU (1) | AU2001267837A1 (ja) |
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-
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- 2001-06-27 US US10/069,776 patent/US6798184B2/en not_active Expired - Fee Related
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