【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動物や人間等の移動体の位置を報知する装置及び位置を検出するシステムに関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、動物や人間の位置を検出したり、追跡したりする技術が開発されている。動物の場合には、哺乳類や鳥類、魚類等の様々な動物の移動を追跡し、その生態を研究する技術が知られている。また人間の場合には、老人の徘徊や子供の迷子防止のために位置情報を取得し早期発見に利用する技術が知られている。初歩的には、動物に標識を付けたり人間に迷子札を持たせたりという方法もあるが、より迅速にまた正確にこのような動物や人間等の移動体の位置を検出するためには、移動体側から信号を発信する発信器の利用が知られている。発信器を位置検出の対象となる移動体にあらかじめ携帯させ、発信器からの信号を受信し、その電波の方向から移動体の位置を推定して、上述したような用途に利用される。
【０００３】
また、近年では、より広範囲にまたより詳細に位置を推定するために新しい技術も利用されている。例えば、動物（ウミガメ）に取り付けた発信器の電波を人工衛星で追跡し、広範囲に生態を観察した例が報告されている。さらに、急速に普及したＰＨＳや携帯電話等のネットワークを利用し、より詳細な位置情報の取得も普及しつつある。このネットワークを利用した位置情報の取得は、携帯電話やＰＨＳが最寄りの基地局を探して通信を行っていることを利用するもので、複数の基地局を基準に電波の強弱や到達時間差等から基地局と装置（ＰＨＳや携帯電話）の位置を推定して行うものである。この機能をここではネットワークの基地局による位置情報取得機能と記す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようにより迅速にまた詳細に位置情報を把握するために、発信器やＰＨＳ等のように移動体に取り付けた装置側から信号等を発信することが必要である。そのためには信号を発信するための電源も移動体に取り付けなければならない。ＰＨＳ等の場合では一般的に充電器を用いた充電方式を利用しているため、長時間連続して使用するためには充電の問題を解決する必要がある。発信器の場合は主に電池が使用されているが、その寿命は６ヶ月程度と言われている。例えば動物等を長期間に渡って追跡を行うには、電池の交換が不可欠となるが、野生動物の場合は、目的とする動物を再度捕獲して、電池交換を行うのはきわめて困難であり時間的な制限が避けられない。このように移動体から信号等を発信し長期間使用するためには、電源の問題が大きな課題であった。
【０００５】
また発信器等の装置は、動物であれば足輪や首輪等の形態で取り付けられ、人間であれば身体や持ち物に取り付けて携帯される。そのため、大きさや重さが原因となって、動き難くなったり、動物の場合には健康を損なったりする恐れがあるだけでなく、発信器自体も破損しやすくなる。従って移動体側に取り付ける装置をできるだけ小型化、軽量化したいという要望が高かった。
【０００６】
このような課題を考慮して、本発明では、移動体に取り付けられて移動体の位置を把握するための信号を発信する装置でありながら、電源となる電池の交換の必要がなく、また、移動体の動きを妨げないために小型化、軽量化が容易な移動体用位置報知器及び移動体用位置検出システムを提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の移動体用位置報知器において、次のような手段を採用する。
【０００８】
すなわち、請求項１では、圧電素子を内蔵して携帯可能に形成され移動体に取り付けられるとともに、移動体から受ける振動により圧電素子が歪んで発電し、移動体の位置から信号を発信する。
【０００９】
この手段では、移動体に携帯されて取り付けられているため、移動体とともに移動し、移動体の動作による振動で圧電素子が歪んで自己発電が生じる。そして、この発電された電力を用いて移動体の位置から信号が発信される。そしてこの自己発電は、移動体から振動を受け続ける限り行われるため、発信のための電力も供給し続けられる。
【００１０】
また、請求項２では、圧電素子を内蔵してカプセル化され移動体の体内に取り付けられるとともに、移動体から受ける振動により圧電素子が歪んで発電し、移動体の位置から信号を発信する。
【００１１】
この手段では、移動体の体内にカプセルとして取り付けられているため、移動体とともに移動し、移動体の動作による振動で圧電素子が歪んで自己発電が生じる。そして、この発電された電力を用いて移動体の位置から信号が発信される。そしてこの自己発電は、移動体から振動を受け続ける限り行われるため、発信のための電力も供給し続けられる。また、カプセル化することで全体が密閉性を有しており、移動体との間で相互に与える悪影響が大幅に低減される。さらに体内に取り付けることで脱落が防止される。
【００１２】
また、請求項３では、請求項１または２記載の移動体用位置報知器において、信号は、発電された電力が所定レベルに達する度に発信されることを特徴とする。
【００１３】
この手段では、移動体自体や外部から特別な発信の操作をする必要がなく、電力が発信に必要なレベルまで達すると自動的に信号が発信される。
【００１４】
また、請求項４では、請求項１から３のいずれかに記載の移動体用位置報知器において、移動体は哺乳類、鳥類、魚類等の動物であり、動物の体に装着されることを特徴とする。
【００１５】
この手段では、動物の体に、足輪、首輪、腕輪等として装着されたり、動物の体内にカプセルとして装着されたりして、動物に携帯される。動物には、この他に爬虫類や両生類等も含まれ、装着可能であれば動物の種類は限定されない。
【００１６】
また、請求項５では、請求項１から３のいずれかに記載の移動体用位置報知器において、移動体は人間であり、人間の体または着衣に装着されることを特徴とする。
【００１７】
この手段では、人間の体に首輪（ネックレス）や腕輪等の形態で装着したり、人間が身に付ける着衣、例えば衣服、帽子、靴等に縫い付けたり、付着させたり、ポケットに入れたりして装着される。
【００１８】
また、請求項６では、請求項１から５のいずれかに記載の移動体用位置報知器において、移動体の振動により圧電素子に衝突して発電させる衝突部材と、弾性を有し衝突部材が圧電素子への衝突を繰り返すような振動を生じさせる弾性部材が備えられることを特徴とする。
【００１９】
この手段では、弾性部材の弾性による振動で、圧電素子への衝突部材の衝突が繰り返され発電が連続して発生し、大きな電力を発生させることができる。
【００２０】
また、請求項７では、請求項６記載の移動体用位置報知器において、圧電素子と衝突部材とを収納するハウジングが備えられ、弾性部材は、ハウジングに取り付けられて衝突部材が圧電素子への衝突を繰り返すようハウジングを振動させることを特徴とする。
【００２１】
この手段では、ハウジングごと弾性部材の弾性によって振動し、衝突部材の圧電素子への衝突が促進される。
【００２２】
また、請求項８では、請求項７記載の移動体用位置報知器において、弾性部材はバネ定数に方向性を有する弾性体からなり、弾性部材の最も小さいバネ定数の方向と、衝突部材が圧電素子に衝突する方向とが一致するようハウジングに取り付けられることを特徴とする。
【００２３】
この手段では、弾性部材は、衝突部材が圧電素子に衝突する方向に最も変位しやすく、その他の方向へは変位しにくくなる。そのため、圧電素子への衝突部材の衝突を妨げる動きが抑制されるとともに、圧電素子へ衝突部材が衝突する方向への動きに転換されやすくなる。
【００２４】
また、請求項９では、請求項７記載の移動体用位置報知器において、弾性部材は伸縮性を有する弾性体からなり、弾性部材は圧電素子と衝突部材を収納したハウジングを挟むように設けられ、弾性部材の伸縮により衝突部材が圧電素子への衝突を繰り返すよう振動することを特徴とする。
【００２５】
この手段では、一度外力として振動が加えられると、弾性部材の弾性による伸縮で弾性部材に挟まれたハウジングが振動状態に入り、圧電素子への衝突部材の衝突が繰り返され発電が連続して発生する。またハウジングが弾性部材に挟まれているために、その振動方向が規制される。
【００２６】
また、請求項１０では、請求項１から９のいずれかに記載の移動体用位置報知器において、圧電素子により発電された電力で移動体の位置情報を取得する位置情報取得部が備えられ、発信される信号に移動体の位置情報が含まれることを特徴とする。
【００２７】
この手段では、移動体の位置情報の取得にも自己発電した電力を利用することができるため、移動体自体が位置情報を外部に報知することが可能となる。位置情報の取得には、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）等が利用される。
【００２８】
また、上記課題を解決するために、本発明の移動体用位置検出システムでは、次のような手段を採用する。
【００２９】
すなわち、請求項１１では、請求項１から１０のいずれかに記載の移動体用位置報知器と、この移動体用位置報知器から発信される信号を受信し移動体の位置を検出する検出装置とが備えられる。
【００３０】
この手段では、移動体用位置報知器から離間して設けられた検出装置で、信号を受信し検出することで、移動体の位置の確認や、追跡等が可能となる。
【００３１】
また、請求項１２では、請求項１１記載の移動体用位置検出システムにおいて、検出装置では、移動体用位置報知器からの信号の受信の有無により、移動体の活動の有無を判定することを特徴とする。
【００３２】
この手段では、移動体用位置報知器が移動体に起因するわずかな振動によっても発電し信号を発信するため、信号が受信されない場合には、移動体である動物や人間の振動が停止したすなわち活動が停止したと推測できる。そのため遠隔での移動体の状況の把握に利用できる。
【００３３】
請求項１３では、圧電素子を内蔵して移動体に取り付けられるとともに移動体から受ける振動により圧電素子が歪んで発電し発電された電力を充電する移動体用位置報知器と、移動体の位置を検出する検出装置とが、ＰＨＳ等のネットワークで接続され、移動体用位置報知器はネットワークを介して検出装置からの呼び出しの信号を受信すると、充電された電力により移動体の位置から信号を発信する手段を備え、検出装置はネットワークの基地局による位置情報取得機能を利用して移動体の位置を検出する手段を備える。
【００３４】
この手段では、移動体用位置報知器が自己発電した電力を充電しておいて、常に呼び出しの信号を待機した状態となっている。そして、呼び出しの信号を受信すると、充電しておいた電力を用いて信号を発信し、この発信した信号が最寄りの基地局を利用してネットワークに接続される。そしてどの基地局を利用したかによって、移動体の位置情報が把握され、検出装置に取得される。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の移動体用位置報知器及びこれを用いた移動体用位置検出システムの実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、実施の形態（１）の移動体用位置検出システムの構成図、図２は実施の形態（１）の移動体用位置報知器の断面図、図３は実施の形態（１）の発電部の要部の断面図、図４は実施の形態（１）の移動体用位置検出システムのブロック図、図５、図６は実施の形態（１）の移動体用位置報知器の回路図の一例、図７は実施の形態（１）の移動体用位置報知器の応用例である。
【００３６】
実施の形態（１）の移動体用位置報知器２は、圧電素子２１を内蔵して携帯可能に形成され位置検出の対象となる移動体９１に取り付けられるとともに、移動体９１から受ける振動により圧電素子２１が歪んで発電し、移動体９１の位置から信号を発信する。
【００３７】
そして、実施の形態（１）の移動体用位置検出システム１では、移動体用位置報知器２と、移動体用位置報知器２から発信される信号３３を受信し、移動体９１の位置を検出する検出装置５とが備えられている。
【００３８】
移動体用位置報知器２から発信される信号３３は空中または水中のいずれか一方または双方を伝搬する信号であり、ここでは無線（電波）信号であるとするがその他に超音波信号、光信号、赤外線信号、音波信号等でもよい。また必要に応じてこの信号３３には、移動体９１を識別できるような識別情報が含まれる。
【００３９】
移動体用位置報知器２は、動物や人間等の移動体９１に取り付けられるが、実施の形態（１）では、図１に示すように動物として鳥類を例示し、足輪９２の形態で移動体用位置報知器２を取り付けている。
【００４０】
検出装置５は、移動体用位置報知器２とは離間して設けられており、例えば観測所等の特定の場所に固定して設置されているとするが、移動自在に設けてもよい。また、複数の離れた場所に設けて、検出の利便性や、精度を向上させてもよい。
【００４１】
移動体用位置報知器２の構成図の一例を図２に示すが、図示した配置や形状に限定するものではない。まず圧電素子２１に衝突部材２２が衝突して発電させる発電部２０と発電された電力で信号を発信する発信部３２は、容器４０に収容されており、容器４０が足輪９２に適切な手段（接着剤、ねじ止め等）で強固に取り付けられている。容器４０と足輪９２は一体で形成されてもよい。容器４０は箱状に形成されており、その外周は耐衝撃性を有する外皮部材４５で覆われている。これにより、容器４０が何かにぶつかって破損することを防止するとともに、容器４０で移動体９１である動物が負傷することも防止している。容器４０と外皮部材４５は、電波を透過する素材、例えばプラスチック等からなり、移動体９１への負担を軽減するため、できるだけ軽量化されている。外皮部材４１の耐衝撃性を有する素材としては、ゴム材（シリコンゴム等）やゲル材（熱可逆性エラストマー等）が適している。
【００４２】
発電部２０には、圧電素子２１と衝突部材２２を収納するハウジング２３と、ハウジング２３を支持するための基部４１と、弾性を有しハウジング２３と基部４１とを連結するとともに、衝突部材２２が圧電素子２１への衝突を繰り返すようハウジング２３を振動させる弾性部材４２とが備えられている。ここでは容器４０の底面が基部４１を兼用し、基部４１から弾性部材４２が突出するように取り付けられている。そして、ハウジング２３には発信部３２を含む回路部３０が併設されている。移動体９１の動作によりハウジング２３が揺れると、衝突部材２２の圧電素子２１への衝突、発電が開始され、弾性部材４２の弾性によりハウジング２３の揺れが連続して発生する。すなわち、一度移動体９１の動作でハウジング２３に振動が起こると、発電が連続して生じ大きな電力が発電される。
【００４３】
各部の構成についてさらに説明する。まず発電部２０の要部の構成を、図３を用いて説明する。要部は箱形のハウジング２３の内部の相対する壁側にそれぞれ取り付けた圧電素子２１に、ハウジング２３の内部で転動する衝突部材２２が衝突するように構成されている。衝突部材２２はボールからなっている。圧電素子２１は、ＰＺＴ系の２枚の板形の圧電セラミックス板２１１、２１２を分極が互いに逆になるように接合することにより、直列に接続された発電構成として分極による打ち消しが防止されて発電性能が高められるようになっている。また、圧電素子２１は、板形のクッション材２５の中央部分あるいは両端部（図３では中央部分の場合を図示）に接着剤２４で部分的に接着され、クッション材２５は接着剤２４でハウジング２３に固定されている。接着以外の固着方法でもよい。従って、圧電セラミックス板２１１，２１２の振動が継続されて発電性能が高められるとともに、衝突部材２２の衝突の衝撃から圧電素子２１を保護する。そして、圧電素子２１の表裏面にそれぞれ形成された膜状の電極２９、２９には、リード線２６１〜２６４がそれぞれ接続されて回路部３０に引き出される。また、圧電素子２１の表面（衝突部材２２が衝突する面）には衝突部材２２の衝撃から圧電素子２１を保護する薄板形のプロテクタ２７が固着されている。また、相対する圧電素子２１の間には、衝突部材２２の転動移動の方向を抑制して正確に圧電素子２１のプロテクタ２７が固着された部分に衝突するように案内するガイド２８が設けられている。ガイド２８としてここでは筒状のガイドを示しているが、仕切り板でもよい。
【００４４】
各部の素材としては、まず圧電セラミックス板２１１、２１２には、チタンジルコン酸亜鉛系の素材が好適であるがこれに限定されるものではない。また、この圧電セラミックス板２１１、２１２は、振動を長く持続してより多くの発電を得るために、できるだけ硬くＱ値が高い物の方が望ましい。具体的にはＱ値は１０００以上が好ましく、さらにはＱ値が２０００以上のものであることがより好ましい。クッション材２５の素材としては、合成樹脂材、ゴム材、あるいはこれらをスポンジ状にした軟質材料が適しているが、具体的には、発泡ポリエチレン等が好適である。衝突部材２２の素材としては、その圧電素子２１を破壊しない程度に重量が重い方が発電効率がよい。さらに発電効率をよくするには、圧電素子２１自体の重さと、衝突部材２２の重さを同一にすることが望ましい。具体的には全体としての軽量化を考慮するとプラスチック材等でもよいが、小型化のためには比重が大きくて硬いタングステンや鉄等が好適である。また、プロテクタ２７の素材としては、硬い金属あるいは合成樹脂等が適しており、具体的にはリン青銅やステンレス等が好適で、加工性の良いリン青銅が使いやすい。
【００４５】
なお、発電部２０の構成及び圧電素子２１の発電のさせ方は、上述に限定されるものではない。この実施の形態（１）では、発電部２０の圧電素子２１が対向した２箇所に設けられ、衝突部材２２が圧電素子２１、２１間で往復運動するように構成されているが、圧電素子２１を１箇所または３箇所以上設けてもよい。また、例えば、本発明者が特開２００１−１４５３７５号公報に示した２つの衝突部材を用いる構成や、衝突部材をバネ材で吊り下げる構成等も適用できる。また、単層の圧電セラミックス板２１１にこれと歪み変形量が釣り合うよう厚み調整された金属板を貼り合わせて、金属板側から衝突部材２２を衝突させて発電する構成を適用してもよい。
【００４６】
次に、弾性部材４２について図２を用いて説明する。弾性部材４２は、その両端がハウジング２３及び基部４１とに適切な手段（接着や溶着等）により固定される。ここでは、ハウジング２３に回路部３０が併設されているため、一端は回路部３０に取り付けられている。弾性部材４２はバネ定数に方向性を有する弾性体からなっており、弾性部材４２が有するバネ定数の中で最も小さいバネ定数の方向を、衝突部材２２が圧電素子２１に衝突する方向（以降、衝突方向と記載する）と一致させるよう発電部２０に取り付けられている。すなわち、弾性部材４２が有するＸ、Ｙ、Ｚ方向のバネ定数のうち、最も小さいバネ定数を有する方向をＸ方向とすると、図２中に示すようにこの矢印Ｘ方向を、衝突方向（図２中の矢印Ｗ方向）と一致するように弾性部材４２をハウジング２３に取り付けている。なお、図２の図中では、ハウジング２３の下方を弾性部材４２で連結しているが、弾性部材４２の最も小さいバネ定数が衝突方向と一致するよう取り付けることができれば、弾性部材４２をハウジング２３の側方やその他の位置と連結してもよい。
【００４７】
また、弾性部材４２の衝突方向と一致する方向のバネ定数は、発電部２０の振動の周期をできるだけ小さくするものが選択されている。発電部２０の振動の周期を小さくすることによって、単位時間あたりの圧電素子２１への衝突部材２２の衝突回数を増加させ、全体としての発電量を増加させることができる。周期を小さくするには、発電部２０の質量を小さく、バネ定数を大きくすることが求められる。また、効率よく発電させるためには、寄生運動による振動の減衰を減らすことが効果的である。寄生運動による振動の減衰を減らすには、ハウジング２３全体及び弾性部材４２の質量に比べて基部４１の質量を十分大きくガッチリした構成にするか、あるいは、基部４１を容器４０の底面としてガッチリと固定せずに、ハウジング２３全体と弾性部材４２とでできる固有振動と、基部４１の固有振動とを共振させるように構成することで可能である。どちらを選択するかは、移動体９１の大きさや取り付ける位置等を考慮して決められる。
【００４８】
実施の形態（１）では、弾性部材４２に用いる弾性体として板バネを用いている。板バネはバネ定数に方向性を有する弾性体であり、保有するバネ定数の中で一方向が特に小さなバネ定数を有している。そして、この最も変位し易い方向（Ｘ方向）を衝突方向（Ｗ方向）に一致させるよう発電部２０に取り付けている。また板バネはＸ方向のバネ定数に比べて、Ｘ方向に直行するＹ、Ｚ方向のバネ定数が無限大に近い。そのため、弾性部材４２に衝突方向に交差するＹ、Ｚ方向（圧電素子の設けられていないハウジング２３の側面に衝突部材２２が衝突する方向や、発電部２０が上下方向に変位する方向等）への変位が生じないため、衝突部材２２の衝突方向への動きを邪魔する振動を発生しにくい。また、Ｘ方向のみが柔らかく変位しやすいため、どの方向から力が加わっても、Ｘ方向への動きに転換されやすい。このように、板バネは衝突方向への振動を発生させ、かつ連続させるのに好適である。また、構成も簡略であるため、全体としての軽量化も容易である。
【００４９】
弾性部材４２には、上述の板バネの他に、ゴム材（シリコンゴム等）やゲル材（熱可逆性エラストマー等）を用いてもよい。これらゴム材やゲル材は、縦横高さの形状を変えることでバネ定数に方向性をもたせたり、バネ定数を変えたりすることができる。また弾性部材４２にコイルバネを用いてもよいが、この場合には、衝突部材２２が衝突方向のみに移動するよう発電部２０の動きを抑制してハウジング２３を支持することが望ましい。
【００５０】
次に、図４〜図６を用いて移動体用位置報知器２の回路について説明する。図４のブロック図に示すように発電部２０の出力が回路部３０に取り出される。回路部３０には、発電部２０で発生した交流電力を整流して充電する充電部３１と上述の発信部３２とが備えられている。そして、発信部３２から発信された信号３３は、検出装置５に受信される。検出装置５では、信号３３を利用して移動体９１の位置を推定したり、追跡したりする等の任意の作業が行われる。
【００５１】
回路部３０の充電部３１には、整流手段３１１と充電手段３１２と判定手段３１３と放電スイッチ手段３１４とが備えられている。整流手段３１１は、発電部２０で出力された交流電力を整流して脈流にする手段である。充電手段３１２は、整流手段３１１により得られた脈流を直流として充電する手段である。判定手段３１３は、充電手段３１２の充電量を圧電素子２１の発電のタイミングに応じて間欠的に監視し判定する手段である。この手段では、充電量は監視の際にごく少量消費されるが、間欠的に監視しているので監視による電力の消費を抑え、充電量への影響を低減させている。放電スイッチ手段３１４は、判定手段３１３により充電手段３１２の充電量が発信可能なレベルに達したことが判定された時に、充電手段３１２の放電を開始させ、後段の発信部３２に電力を供給する手段である。
【００５２】
発信部３２には、通信制御手段３２１と信号スイッチ手段３２２と信号発生手段３２３と放電停止手段３２４とが備えられている。通信制御手段３２１は、通信に必要な動作を行う手段であり、この手段は充電部３１から電力が供給されることで開始される。この手段では、動作の開始により信号スイッチ手段３２２をＯＮさせるように働くとともに、発信のためのデータを信号発生手段３２３に渡す。信号スイッチ手段３２２は、通信制御手段３２１によりＯＮされて、信号発生手段３２３に電力を供給する手段である。信号発生手段３２３は、通信制御手段３２１より受け取った発信のためのデータを信号３３に変換して発信する。放電停止手段３２４は、充電部３１からの電力の供給を停止させるように放電スイッチ手段３１４を動作させる手段である。この手段は、通信制御手段３２１が発信のために必要なデータを全て信号発生手段３２３に渡し終わったら、通信制御手段３２１により動作させられる。
【００５３】
図５、図６を用いてさらに説明する。図５、図６は連続した回路図であり、Ｓ点、＋点、−点により接続される。整流手段３１１はダイオードＤ１〜Ｄ６により全波整流の回路が形成されており、発電部２０で出力された交流電力をここで整流し脈流として後段に出力する。発電部２０から取り出された４本のリード線２６１〜２６４のうちリード線２６２、２６３が結線され、３本のリード線が６個のダイオードＤ１〜Ｄ６に接続されている。なお、ここでは、リード線２６２、２６３を結線してダイオードの数を削減する回路を形成しているが、リード線２６２、２６３を結線せずに８個のダイオードに接続して全波整流の回路を形成してもよい。
【００５４】
充電手段３１２は、コンデンサＣ１を備えている。このコンデンサは充電電池に代替してもよい。整流手段３１１で整流された脈流は、コンデンサＣ１に直流として逐次充電され、衝突部材２２が圧電素子２１に衝突して発電を繰り返すたびにコンデンサＣ１の両端の電圧が高くなる。
【００５５】
放電スイッチ手段３１４には、自己保持型電流スイッチが用いられている。実施の形態（１）では、相補トランジスタを用いており、ＰＮＰトランジスタＴｒ１とＮＰＮトランジスタＴｒ２とを組み合わせている。この放電スイッチ手段３１４では、ｂ点に、ｃ点の電圧より約０．６Ｖ（Ｔｒ１により決まる値）低い電圧が印加されると、Ｔｒ１がＯＮとなりほぼ同時にＴｒ２がＯＮとなる。このように放電スイッチ手段３１４がＯＮ状態となると、ｃ点とｄ点の間はきわめて低いインピーダンスとなる。そして、充電手段３１２のコンデンサＣ１に貯めた電力を放電し、きわめて少ないロスで通信制御手段３２１に供給する。そして、このＯＮ状態は、自己保持状態となり放電停止するまで継続する。
【００５６】
判定手段３１３は、コンデンサＣ２、Ｃ３と抵抗Ｒ１、Ｒ２を備えている。Ｃ３は誤動作防止用に設けたものである。コンデンサＣ２と抵抗Ｒ１は、圧電素子２１からの出力である図５中に示すａ点と放電スイッチ手段３１４の図６中に示すｂ点との間に設けられている。そして、この時定数で充電量の判定の際にｂ点に電圧を印加する時間を決めている。ａ点には衝突部材２２が圧電素子２１に衝突する度に交流電力が発生するが、この電圧は、コンデンサＣ１の両端の電圧にダイオードＤ６の順方向の電圧を加えた値である。そして、コンデンサＣ１が充電により電圧上昇するとともにａ点の交流電圧も上昇する。つまり、ａ点ではコンデンサＣ１両端の直流電圧にほぼ比例した交流電圧が、衝突部材２２が衝突するたびに、すなわち間欠的に得られる。そしてこのａ点での交流電圧は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ２の時定数で決めたごく短時間だけｂ点に印加される。ｂ点の電圧は抵抗Ｒ１、Ｒ２の分配比により決められ、上述したようにｂ点の電圧がｃ点の電圧よりも約０．６Ｖ（Ｔｒ１により決まる値）低い電圧の値を超えると放電スイッチ手段３１４がＯＮとなる。ここでは、ｂ点の電圧は「ｃ点の電圧×（１−Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））」で示されるため、このｂ点の電圧がｃ点の電圧よりも約０．６Ｖ低い電圧「ｃ点の電圧−約０．６Ｖ」と等しくなった時が判定の閾値となり、これをもって充電量のレベルを判定する。そのため、Ｒ１とＲ２を調整することで放電を開始させる充電量を発信可能なレベルに調整することができる。このレベルは発信する信号に応じて任意に設定される。なお、ここではリード線２６４側にａ点を設けているが、リード線２６１側や、接続されたリード線２６２、２６３側に設けてもよい。また、ここでは２つの圧電素子のうち、一方の圧電素子２１が発電するタイミング毎に判定を行うよう構成しているが、双方の圧電素子２１が発電するタイミングで判定を行ったり、あるいは、圧電素子２１が発電するタイミングのｎ回毎（ｎは任意の数）に判定を行ったりするよう構成してもよい。
【００５７】
通信制御手段３２１は、通信制御回路３２１１とコンデンサＣ７と抵抗Ｒ８とＦＥＴ１を備えている。コンデンサＣ７は動作安定用に設けたものである。抵抗Ｒ８とＦＥＴ１は通信制御回路３２１１と信号スイッチ手段３２２を低消費電力でインターフェースするためのレベル変換に設けたものである。充電部３１からの放電により通信制御回路３２１１に電力が供給されると、通信制御回路３２１１の内部で発信に必要な手順が実行される。なお、通信制御回路３２１１は消費電力の小さいものである。
【００５８】
信号スイッチ手段３２２は、ＰＮＰトランジスタＴｒ４と抵抗Ｒ６、Ｒ７とコンデンサＣ６を備えている。信号発生回路３２３１が比較的大電力を必要とするために、この信号スイッチ手段３２２では大電力用トランジスタスイッチＴｒ４を使って、信号発生回路３２３１に電力を供給するよう構成している。信号スイッチ手段３２２では、通信制御回路３２１１からの発信開始の指令がＦＥＴ１を通って、抵抗Ｒ７を通ってトランジスタＴｒ４をＯＮさせると、信号発生手段３２３で発信を開始させるよう動作する。
【００５９】
信号発生手段３２３は、信号発生回路３２３１とアンテナ３２３２を備えており、信号スイッチ手段３２２により電力が供給されると、通信制御回路３２１１から受け取った発信のためのデータを無線信号に変換してアンテナ３２３２から発信する。
【００６０】
放電停止手段３２４は、ＰＮＰトランジスタＴｒ３と抵抗Ｒ４、Ｒ５とコンデンサＣ４、Ｃ５とを備えている。コンデンサＣ４、Ｃ５は、誤動作防止用に設けている。この手段では、通信制御回路３２１１が発信のために必要なデータを信号発生回路３２３１に送出し終えたら、通信制御回路３２１１から抵抗Ｒ４を通してトランジスタＴｒ３をＯＮさせる信号を出力する。トランジスタＴｒ３がＯＮとなると放電スイッチ手段３１４の自己保持は解除となり、コンデンサＣ１に貯まっていた電力の放電は停止して、発信動作は終了する。
【００６１】
このように構成された実施の形態（１）の移動体用位置報知器２及び移動体用位置検出システム１の動作について、移動体９１が動物である場合を例に説明する。
【００６２】
まず、位置検出の対象となる移動体９１を一旦捕獲して、移動体用位置報知器２を取り付ける。取り付ける手段は、移動体９１に応じて適宜選ばれる。鳥類であれば足輪、哺乳類であれば首輪や腕輪、足輪としてや、耳に取り付けてもよい。また魚類であれば背びれや尾びれ、亀であれば甲羅につけてもよい。そして、発信される信号に識別情報が含まれる場合には、あらかじめ識別情報と移動体９１個体との関連付けが行われる。もちろん、容器４０の中に、移動体９１特有の情報（名前、管理番号、出生地、特徴、連絡先等）を記録した記録媒体を入れておいてもよい。そして、移動体用位置報知器２を取り付けられた移動体９１は、野生生活に戻される。
【００６３】
移動体９１が図１に示すように鳥類であり、その足輪として移動体用位置報知器２が取り付けられた場合には、鳥類が脚を動かしたり飛び立ったり着地したりする度に、図２に示すようにハウジング２３が振動する。そして、この振動により衝突部材２２が圧電素子２１に衝突し自己発電する。さらに弾性部５０の弾性により発電部２０が連続した振動状態に入り、衝突部材２２が転動して圧電素子２１への衝突を繰り返す。これにより発電部２０では連続して発電する。
【００６４】
そして、発生した電力は、発電部２０から回路部３０に入力される。回路部３０では、圧電素子２１が発電するたびにその出力から交流電圧を取り出し、これを判定手段３１３に用いて充電量を判定している。このような充電量の間欠的な監視、判定は、充電量が増加するタイミングで効率よく判定される。その上、判定のために無駄な電力を消費することが大幅に抑制されるので、発信に必要な電力を素早く充電して発信部３２に供給できる。そして、所定の充電量に達するとそのタイミングで発信部３２から繰り返し信号３３が発信される。
【００６５】
発信部３２から発信された信号３３は、検出装置５に受信される。検出装置５では、この信号を頼りに移動体９１の位置の推定や追跡等が行われる。例えば、３ヶ所に設けた検出装置５で、同時に信号３３の方向を探して移動体９１の場所の推定が行われる。
【００６６】
このように 実施の形態（１）では、移動体９１に取り付けた移動体用位置報知器２が、自己発電しながら信号３３を発信する。そのため、移動体９１が動作する限り信号３３を発信することが可能で、電池交換も全く不要である。また、圧電素子２１に衝突部材２２が衝突することで発電させているため、構成がきわめて単純であり、軽量化や小型化も容易に行える。
【００６７】
なお、上述の説明は動物に適用した場合であったため、図１に足輪９２の形態を示しているが、人間に適用する場合には、身体に付けるネックレスや腕時計、キーホルダーの形態や、靴や衣服、帽子等に取り付ける形態としてもよい。
【００６８】
また、この移動体用位置報知器２は、移動体９１の動作により発生する振動を利用して発電し発信する。そのため、移動体９１が動作して振動が生じなければ発電することができないので、移動体９１の動作の有無を遠隔から監視するためにも利用できる。すなわち、検出装置５で信号を受信することにより、移動体９１が無事活動していることを遠隔でも知ることができる。従って、動物の追跡や老人や子供の迷子対策だけでなく、離れた場所で生活する老人等の生活確認の手段として利用することもできる。
【００６９】
次に、本発明の実施の形態（２）について図面に基づいて説明する。図７は実施の形態（２）の発電部の要部の断面図である。この実施の形態は、実施の形態（１）の発電部の応用例であり、実施の形態（１）と同様の説明には同一符号を付し詳細を省略する。
【００７０】
実施の形態（２）では、発電部２０の小型化のための、弾性部材４２を衝突部材２２に取り付けていることを特徴としている。容器４０の中には圧電素子２１、衝突部材２２、弾性部材４２が収納されており、圧電素子２１は、容器４０の相対する壁面に固定されている。また弾性部材４２は、圧電素子２１が固定された壁面とは異なる壁面を基部４１として、その一端が取り付けられ、他端は衝突部材２２に取り付けられている。衝突部材２２は、弾性部材４２の自由端として振動可能となる。弾性部材４２には実施の形態（１）と同様に板バネを適用しており、その最も小さいバネ定数の方向（Ｘ方向）と、衝突部材２２が圧電素子２１、２１と衝突する方向（Ｗ方向）を一致させている。圧電素子２１は、衝突部材２２が圧電素子２１の中央のプロテクタ２７（図示していない）に衝突するように衝突部材２２の振動の軌跡に応じた角度で固定されている。そして、一端振動を受けて弾性部材４２が振動を開始すると、衝突部材２２の圧電素子２１への衝突が繰り返され、発電量が増加する。この実施の形態（２）では、容器４０が実施の形態（１）のハウジング２３を兼用しており、その他の圧電素子２１周辺の構造（プロテクタ２７、クッション材２５、電極２９等）は図示していないが実施の形態（１）と同様である。また、図７では発信部３２（回路部３０）は図示を省略している。
【００７１】
このように構成することで、ハウジング２３全体が振動する実施の形態（１）の構成より全体の小型化、軽量化を容易に図ることができる。
【００７２】
次に、本発明の実施の形態（３）について図面に基づいて説明する。図８は実施の形態（３）の移動体用位置検出システムの構成図、図９は実施の形態（３）の発電部の要部の断面図である。実施の形態（１）と同様の説明には同一符号を付し詳細を省略する。
【００７３】
実施の形態（３）の移動体用位置報知器２は、圧電素子２１を内蔵してカプセル化され位置検出の対象となる移動体９１の体内に取り付けられるとともに、移動体９１から受ける振動により圧電素子２１が歪んで発電し、移動体９１の位置から信号を発信する。
【００７４】
図８に示すように実施の形態（３）では、容器４０はカプセル化されて密閉性を有しており、その大きさは移動体９１の大きさに応じて小型化されている。そして、移動体９１の健康に影響を与えない部位に埋設される。
【００７５】
容器４０の中には、圧電素子２１と衝突部材２２を収納するハウジング２３が弾性部材４２に挟まれて保持されている。実施の形態（３）では弾性部材４２に伸縮性を有する弾性体を適用し、弾性部材４２の伸縮方向（Ｚ方向）が衝突部材２２の衝突方向（Ｗ方向）と一致するようにしている。図８では弾性部材４２を２つ用いてハウジング２３を挟んでいるが、弾性部材４２の一端は、それぞれハウジング２３の対向する端面に取り付けられ、弾性部材４２の他端は容器４０の内部を基部４１として取り付けている。図８では、伸縮性を有する弾性部材４２としてコイルバネを適用しているが、ゴム材やゲル材を適用してもよい。
【００７６】
発電部２０の要部を図９に示す。この発電部２０では、実施の形態（１）で直列に接続されていた圧電素子２１が、並列に接続されていることを特徴としている。圧電素子２１は２枚の圧電セラミックス板２１１、２１２を分極が同一方向になるように組み合わせ、圧電セラミックス板２１１、２１２の間に電極２９２を挟んで接合している。電極２９２は図９では拡大して図示しているが、実際は極めて薄い膜状（１０〜５０μｍ程度）の金属電極で、圧電素子２１が歪むときに機械的抵抗になりにくい材料、具体的にはリン青銅や真ちゅう等でできている。また、圧電セラミックス板２１１、２１２のそれぞれの電極２９２の反対面に電極２９１、２９１が形成されている。そして、電極２９２からリード線２６２が引き出されるとともに、電極２９１、２９１から引き出されたリード線が結線されてリード線２６１として、後段に接続される。その他の構成は実施の形態（１）と同様である。このように並列型の発電構成とすると直列型に比べて、約２倍の電流出力が得られる。
【００７７】
このように実施の形態（３）では、移動体用位置報知器２をカプセル化して移動体９１の体内に取り付けているが、容器４０を細長い形状のマイクロカプセルにすれば、注射器で体内に埋め込むことができる。体内に取り付けることで、破損や脱落が防止できるため、永久的に用いることが可能で、動物に適用する場合には好適である。
【００７８】
次に本発明の実施の形態（４）の移動体用位置検出システムについて説明する。図１０は実施の形態（４）の移動体用位置検出システムの構成図、図１１は実施の形態（４）の移動体用位置報知器のブロック図である。実施の形態（１）と同様の説明には同一符号を付し詳細を省略する。
【００７９】
実施の形態（４）の移動体用位置検出システム１１では、移動体用位置報知器２が実施の形態（１）と同様の機能に加えて、移動体の位置情報を取得する位置情報部６０を備えている。
【００８０】
この実施の形態では、移動体９１として図１０に人間を例示し、ネックレス９３の形態で移動体９１に取り付けている。そして、この移動体用位置報知器２の位置情報部６０は、ＧＰＳを利用したもので、人工衛星６１から発信された電波を捉えて、緯度、経度等の位置情報を取得する。必要に応じて高さ情報を取得してもよい。位置情報部６０は図１１に示すように発信部３２の通信制御手段３２１と、信号発生手段３２３に接続されており、充電量が所定のレベルまで達して、通信制御手段３２１が発信の一連の動作を行う際に位置情報の取得が指示され、取得された位置情報が信号発生手段３２３で発信される信号３３１に含まれる。すなわち位置情報部６０による位置の取得も発電部２０の電力で行われる。そのため、充電部３１で充電される充電量は、位置情報部６０に要する電力分が、実施の形態（１）より高く設定される。
【００８１】
このように、移動体９１に取り付けた移動体用位置報知器２から発信される信号３３１に位置情報が含まれていると、移動体９１の位置を把握する作業が大幅に軽減される。
【００８２】
次に、本発明の実施の形態（５）の移動体用位置検出システムについて説明する。図１２は実施の形態（５）の移動体用位置検出システムの構成図である。
【００８３】
実施の形態（５）の移動体用位置検出システム１２では、圧電素子２１を内蔵して移動体９１に取り付けられるとともに移動体９１から受ける振動により圧電素子２１が歪んで発電し発電された電力を充電する移動体用位置報知器２と、移動体９１の位置を検出する検出装置５とが、ＰＨＳ等のネットワーク８０で接続され、移動体用位置報知器２はネットワーク８０を介して呼び出しの信号を受信すると充電された電力により移動体の位置から信号を発信する手段を備え、検出装置５はネットワーク８０の基地局による位置情報取得機能を利用して移動体９１の位置を検出する手段を備える。
【００８４】
ＰＨＳの基地局８１は、移動体通信事業者が運営しており、その数はますます増加している。このような移動体通信事業者は、近年位置情報サービス等と称して、基地局８１を利用して端末機の位置を情報として提供するサービスを実施している。実施の形態（５）の移動体用位置検出システム１２では、このＰＨＳ等のネットワーク８０を利用した位置情報取得機能を、移動体９１に適用している。なお、ネットワーク８０には、携帯電話のネットワークを利用してもよいが携帯電話の場合は、無線出力が大きいため、基地局が広い範囲に点在しており、ＰＨＳに比べると位置精度が下がるという欠点がある。
【００８５】
実施の形態（１）の移動体用位置報知器２は、充電した電力が信号発信可能なレベルに達すると、移動体９１の位置から自動的に信号を発信するよう構成していたが、実施の形態（５）の移動体用位置報知器２では、ネットワーク８０を介して検出装置５からの呼び出しの信号を受信することで信号を発信する手段を備えている。この手段は、実施の形態（１）の発信部３２の信号発生手段３２３の中に送信及び受信の両方の機能を持たせることで実施している。すなわち、実施の形態（５）では、発電部２０で発電された電力は充電部３１に充電されるが所定レベルに達してもすぐに発信せずに呼び出しの信号を待ち受ける状態となる。そして、検出装置５からの指示によりネットワーク８０を介して基地局８１から出された呼び出しの信号を移動体用位置報知器２が受信すると、充電された電力をもちいて信号が発信される。一度呼び出されて信号を送信すると、充電部３１からの放電を停止し、次の充電を行って再び待ち受け状態をなり、以降これを繰り返すよう構成している。検出装置５では、必要なときに呼び出しの指示を発信し、ネットワーク８０を利用した位置を検出する手段により、適宜移動体９１の位置情報を取得する。
【００８６】
このように構成された実施の形態（５）の動作について説明する。実施の形態（１）と同様に、移動体９１にはあらかじめ移動体用位置報知器２が取り付けられている。そして、移動体９１の動作によって自己発電し、電力が充電されて、信号の待ち受け状態となる。そして、検出装置５では、通信事業者のネットワーク８０を利用して、特定の移動体９１の位置情報の取得を依頼する信号３４１を発信すると、ネットワーク８０から特定の移動体９１に呼び出しの信号３４２が発信される。移動体用位置報知器２では、呼び出しの信号３４２に応じて、応答の信号３４３を発信する。応答の信号３４３は、最寄りの基地局８１を探して通信しており、ネットワーク８０では、複数の基地局８１へ届いた応答の信号３４３の強弱や、到達突時間差等から移動体９１の位置を推定し、検出装置５に位置情報の信号３４４で通知する。これにより、検出装置５は、移動体９１の位置情報を取得することができる。
【００８７】
なお、上述では、実施の形態（１）〜（５）に分けて説明したが、これらを任意に組み合わせて実施してもよい。
【００８８】
【発明の効果】
詳述してきたように、本発明の移動体用位置報知器は、移動体の振動により自己発電し、この電力で信号を発信するため、移動体の振動が発生する限り、信号を発信し続けることができる。そのため、一度移動体に取り付けると、電池の交換や外部装置を利用した充電等の作業が全く必要なく、信号の発信を続けることができる。
【００８９】
また、移動体用位置報知器の構成が簡単であるため、小型化、軽量化が容易であり、移動体の外側、体内のいずれに取り付けても、移動体にかける負担が小さく、動物や人間の動作や健康を損なう恐れや、発信器自体が破損する恐れも大幅に軽減される。
【００９０】
さらに、移動体用位置検出システムでは、移動体用位置報知器からの信号を利用し、移動体の位置確認や、追跡、移動体の活動の有無の判断等を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態（１）の移動体用位置検出システムの構成図である。
【図２】実施の形態（１）の移動体用位置報知器の断面図である。
【図３】実施の形態（１）の発電部の要部の断面図である。
【図４】実施の形態（１）の移動体用位置検出システムのブロック図である。
【図５】実施の形態（１）の移動体用位置報知器の回路図である。
【図６】実施の形態（１）の移動体用位置報知器の回路図である。
【図７】実施の形態（２）の発電部の要部の断面図である。
【図８】実施の形態（３）の移動体用位置報知器の応用例である。
【図９】実施の形態（３）の発電部の要部の断面図である。
【図１０】実施の形態（４）の移動体用位置検出システムの構成図である。
【図１１】実施の形態（４）の移動体用位置報知器のブロック図である。
【図１２】実施の形態（５）の移動体用位置検出システムの構成図である。
【符号の説明】
１、１１、１２ 移動体用位置検出システム
２ 移動体用位置報知器
２０ 発電部
２１ 圧電素子
２１１、２１２ 圧電セラミックス板
２２ 衝突部材
２３ ハウジング
２４ 接着剤
２５ クッション材
２６１〜２６４ リード線
２７ プロテクタ
２８ ガイド
２９、２９１、２９２ 電極
３０ 回路部
３１ 充電部
３１１ 整流手段
３１２ 充電手段
３１３ 判定手段
３１４ 放電スイッチ手段
３２ 発信部
３２１ 通信制御手段
３２２ 信号スイッチ手段
３２３ 信号発生手段
３２４ 放電停止手段
３３、３３１、３４１〜３４４ 信号
４０ 容器
４１ 基部
４２ 弾性部
４５ 外皮部材
５ 検出装置
６０ 位置情報部
６１ 人工衛星
８０ ネットワーク
８１ 基地局
９１ 移動体
９２ 足輪
９３ ネックレス[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to a technical field related to a device for notifying the position of a moving object such as an animal or a human, and a system for detecting the position.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, techniques for detecting and tracking the position of animals and humans have been developed. In the case of animals, techniques for tracking the movement of various animals such as mammals, birds, and fish and studying their ecology are known. Also, in the case of humans, there is known a technique of acquiring position information and using it for early detection in order to prevent wandering of the elderly and lost children. Basically, there are methods such as attaching a sign to an animal or giving a human a lost tag, but in order to more quickly and accurately detect the position of such a moving object such as an animal or a human, It is known to use a transmitter for transmitting a signal from a mobile body. The transmitter is carried in advance on a mobile object whose position is to be detected, a signal from the transmitter is received, the position of the mobile object is estimated from the direction of the radio wave, and the mobile terminal is used for the above-described application.
[0003]
In recent years, a new technique has been used to estimate a position in a wider range and in more detail. For example, there has been reported an example in which radio waves of a transmitter attached to an animal (sea turtle) are tracked by an artificial satellite to observe a wide range of ecology. Furthermore, the use of networks such as PHS and mobile phones that have spread rapidly, and the acquisition of more detailed location information is becoming widespread. The acquisition of location information using this network is based on the fact that mobile phones and PHSs are searching for the nearest base station and performing communication, and are based on the strength of radio waves and differences in arrival times based on multiple base stations. This is performed by estimating the positions of the base station and the device (PHS or mobile phone). This function is herein referred to as a position information acquisition function by a network base station.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in order to grasp the position information more quickly and in detail, it is necessary to transmit a signal or the like from a device attached to the moving body such as a transmitter or a PHS. For that purpose, a power source for transmitting a signal must also be attached to the mobile object. In the case of PHS or the like, since a charging method using a charger is generally used, it is necessary to solve the charging problem in order to use the battery continuously for a long time. In the case of the transmitter, a battery is mainly used, but its life is said to be about six months. For example, in order to track animals for a long period of time, battery replacement is indispensable, but in the case of wild animals, it is extremely difficult to recapture the target animal and replace the battery. Time restrictions are inevitable. In order to transmit a signal or the like from a mobile body and use the mobile phone for a long period of time, a power supply problem has been a major issue.
[0005]
The device such as the transmitter is attached in the form of a collar or a collar for an animal, and is attached to the body or belongings of a human and carried. Therefore, due to the size and weight, not only may it be difficult to move, and in the case of animals, health may be impaired, but the transmitter itself may be easily damaged. Therefore, there has been a high demand for miniaturizing and lightening the device attached to the moving body as much as possible.
[0006]
In consideration of such problems, the present invention is a device that is attached to a moving body and transmits a signal for grasping the position of the moving body, but does not require replacement of a battery serving as a power supply, An object of the present invention is to provide a position indicator for a moving object and a position detecting system for a moving object that can be easily reduced in size and weight so as not to hinder the movement of the moving object.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the following means is adopted in the position indicator for a mobile object of the present invention.
[0008]
That is, in the first aspect, the piezoelectric element is built in a portable manner and is attached to the moving body, and the piezoelectric element is distorted by vibration received from the moving body to generate electric power and transmit a signal from the position of the moving body.
[0009]
In this means, since it is carried and attached to the moving body, it moves together with the moving body, and the piezoelectric element is distorted by vibration caused by the operation of the moving body, and self-power generation occurs. Then, a signal is transmitted from the position of the moving body using the generated power. Since the self-power generation is performed as long as the mobile body continuously receives the vibration, the power for transmission is also continuously supplied.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, the piezoelectric element is encapsulated and mounted inside the moving body, and the piezoelectric element is distorted by vibration received from the moving body to generate electric power and transmit a signal from the position of the moving body.
[0011]
According to this means, since the capsule is attached to the body of the moving body, it moves together with the moving body, and the piezoelectric element is distorted by the vibration caused by the operation of the moving body, and self-power generation occurs. Then, a signal is transmitted from the position of the moving body using the generated power. Since the self-power generation is performed as long as the mobile body continuously receives the vibration, the power for transmission is also continuously supplied. In addition, by encapsulation, the whole has a hermeticity, and adverse effects on each other with the moving body are greatly reduced. Furthermore, dropping is prevented by attaching to the body.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the position indicator for a mobile body according to the first or second aspect, the signal is transmitted each time the generated power reaches a predetermined level.
[0013]
In this means, there is no need to perform a special transmission operation from the moving body itself or from the outside, and a signal is automatically transmitted when the power reaches a level required for transmission.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the position indicator for a moving body according to any one of the first to third aspects, the moving body is an animal such as a mammal, a bird, or a fish, and is mounted on the body of the animal. And
[0015]
According to this means, the animal is worn on the animal as a ring, a collar, a bracelet, or the like, or is worn as a capsule inside the animal and carried by the animal. The animals also include reptiles and amphibians, and the type of animal is not limited as long as it can be worn.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the position indicator for a moving body according to any one of the first to third aspects, the moving body is a human, and is mounted on a human body or clothing.
[0017]
According to this means, it is worn on a human body in the form of a collar (necklace) or a bracelet, or sewn or attached to clothes worn by humans, for example, clothes, hats, shoes, etc., or put in pockets. Is attached.
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, in the position indicator for a moving body according to any one of the first to fifth aspects, the collision member that collides with the piezoelectric element by vibration of the moving body to generate power, and the collision member having elasticity include: An elastic member that generates vibration that repeatedly collides with the piezoelectric element is provided.
[0019]
According to this means, the collision of the collision member with the piezoelectric element is repeated by the vibration caused by the elasticity of the elastic member, and the power generation is continuously generated, so that large electric power can be generated.
[0020]
According to a seventh aspect of the present invention, in the position indicator for a moving body according to the sixth aspect, a housing for housing the piezoelectric element and the collision member is provided, and the elastic member is attached to the housing, and the collision member is connected to the piezoelectric element. It is characterized in that the housing is vibrated to repeat the collision.
[0021]
In this means, the housing and the elastic member vibrate due to the elasticity of the elastic member, and the collision of the collision member with the piezoelectric element is promoted.
[0022]
According to a eighth aspect of the present invention, in the position indicator for a moving body according to the seventh aspect, the elastic member is made of an elastic body having directionality in a spring constant. It is characterized in that it is attached to the housing so that the direction of collision with the element coincides.
[0023]
According to this means, the elastic member is most easily displaced in the direction in which the collision member collides with the piezoelectric element, and hardly displaced in other directions. For this reason, the movement that hinders the collision of the collision member with the piezoelectric element is suppressed, and the movement to the direction in which the collision member collides with the piezoelectric element is easily performed.
[0024]
According to a ninth aspect of the present invention, in the position indicator for a moving body according to the seventh aspect, the elastic member is made of an elastic body having elasticity, and the elastic member is provided so as to sandwich the housing housing the piezoelectric element and the collision member. The collision member vibrates by repeating the collision with the piezoelectric element due to the expansion and contraction of the elastic member.
[0025]
With this method, once vibration is applied as an external force, the housing sandwiched between the elastic members enters a vibration state due to expansion and contraction due to elasticity of the elastic member, and the collision of the collision member with the piezoelectric element is repeated, and power generation is continuously generated. I do. Further, since the housing is sandwiched between the elastic members, the vibration direction is restricted.
[0026]
According to a tenth aspect of the present invention, in the position indicator for a moving object according to any one of the first to ninth aspects, a position information acquisition unit that acquires position information of the moving object with power generated by the piezoelectric element is provided, The transmitted signal includes the position information of the moving object.
[0027]
In this means, since the power generated by the self-generation can be used for acquiring the position information of the moving body, the moving body itself can notify the position information to the outside. GPS (Global Positioning System: Global Positioning System) or the like is used to acquire the position information.
[0028]
Further, in order to solve the above-mentioned problems, the position detecting system for a moving body of the present invention employs the following means.
[0029]
That is, according to claim 11, a position indicator for a moving object according to any one of claims 1 to 10, and a detection device that receives a signal transmitted from the position indicator for the moving object and detects a position of the moving object. And are provided.
[0030]
According to this means, by detecting and receiving a signal with a detection device provided at a distance from the position indicator for the moving body, it is possible to confirm the position of the moving body, track the moving body, and the like.
[0031]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the position detection system for a moving body according to the eleventh aspect, the detection device determines whether or not the activity of the moving body is determined based on whether or not a signal is received from the position indicator for the moving body. Features.
[0032]
In this means, since the position indicator for the moving body generates a signal and transmits a signal even by a slight vibration caused by the moving body, if the signal is not received, the vibration of the animal or the human being the moving body is stopped. It can be assumed that the activity has stopped. Therefore, it can be used for remotely grasping the situation of the moving object.
[0033]
According to the thirteenth aspect of the present invention, a position indicator for a moving body is provided which is attached to the moving body with a built-in piezoelectric element and which is distorted by the vibration received from the moving body to generate power and charge the generated power. The detection device to be detected is connected via a network such as a PHS, and when the mobile position indicator receives a call signal from the detection device via the network, the mobile device sends a signal from the position of the mobile device using the charged power. The detecting device includes means for detecting the position of the moving object using a position information acquisition function of a base station of the network.
[0034]
In this means, the mobile body position information device is charged with power generated by itself, and is always in a state of waiting for a call signal. Then, when the call signal is received, a signal is transmitted using the charged power, and the transmitted signal is connected to the network using the nearest base station. Based on which base station is used, the position information of the moving object is grasped and acquired by the detecting device.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a moving object position alarm and a moving object position detecting system using the same according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a position detection system for a moving object according to an embodiment (1), FIG. 2 is a cross-sectional view of a position indicator for a moving object according to the embodiment (1), and FIG. 3 is an embodiment (1). FIG. 4 is a block diagram of a position detecting system for a moving object according to the embodiment (1), and FIGS. 5 and 6 are diagrams of a position indicator for a moving object according to the embodiment (1). FIG. 7 is an example of a circuit diagram, and FIG. 7 is an application example of the position indicator for a moving object according to the embodiment (1).
[0036]
The moving body position notifier 2 of the embodiment (1) has a built-in piezoelectric element 21 and is mounted on a moving body 91 that is portable and is subject to position detection. The element 21 generates power by being distorted, and transmits a signal from the position of the moving body 91.
[0037]
In the position detection system 1 for a mobile unit according to the embodiment (1), the position information unit 2 for a mobile unit and the signal 33 transmitted from the position information unit 2 for a mobile unit are received, and the position of the mobile unit 91 is determined. And a detection device 5 for detecting.
[0038]
The signal 33 transmitted from the moving body position notifier 2 is a signal that propagates in the air or underwater or one or both of them. Here, it is assumed that the signal 33 is a wireless (radio wave) signal. , An infrared signal, a sound signal, or the like. If necessary, the signal 33 includes identification information for identifying the moving body 91.
[0039]
The moving object position alarm 2 is attached to a moving object 91 such as an animal or a human. In the embodiment (1), birds are exemplified as animals as shown in FIG. A body position alarm 2 is attached.
[0040]
The detecting device 5 is provided separately from the position indicator 2 for the moving body, and is fixedly installed at a specific place such as an observatory, but may be provided movably. In addition, it may be provided at a plurality of distant places to improve the convenience and accuracy of detection.
[0041]
FIG. 2 shows an example of a configuration diagram of the position indicator 2 for a moving body, but the present invention is not limited to the illustrated arrangement and shape. First, the power generation unit 20 that generates power by the collision of the collision member 22 with the piezoelectric element 21 and the transmission unit 32 that transmits a signal using the generated power are housed in a container 40. (Adhesive, screwing, etc.). The container 40 and the annulus 92 may be formed integrally. The container 40 is formed in a box shape, and its outer periphery is covered with an outer member 45 having impact resistance. This prevents the container 40 from being hit by something and being damaged, and also prevents the animal as the moving object 91 from being injured by the container 40. The container 40 and the outer cover member 45 are made of a material that transmits radio waves, such as plastic, and are lightened as much as possible in order to reduce the load on the moving body 91. As a material having impact resistance of the outer cover member 41, a rubber material (such as silicon rubber) or a gel material (such as a thermoreversible elastomer) is suitable.
[0042]
The power generation unit 20 includes a housing 23 for housing the piezoelectric element 21 and the collision member 22, a base 41 for supporting the housing 23, an elastic connection between the housing 23 and the base 41, and the collision member 22 An elastic member 42 for vibrating the housing 23 so as to repeatedly hit the piezoelectric element 21 is provided. Here, the bottom surface of the container 40 also serves as the base 41, and the elastic member 42 is attached so as to protrude from the base 41. The housing 23 is provided with a circuit unit 30 including a transmitting unit 32. When the housing 23 shakes due to the operation of the moving body 91, the collision of the collision member 22 with the piezoelectric element 21 and power generation are started, and the housing 23 continuously shakes due to the elasticity of the elastic member 42. That is, once the housing 23 vibrates due to the operation of the moving body 91, power generation is continuously generated and large power is generated.
[0043]
The configuration of each unit will be further described. First, a configuration of a main part of the power generation unit 20 will be described with reference to FIG. The main part is configured such that the collision member 22 rolling inside the housing 23 collides with the piezoelectric element 21 attached to the opposing wall side inside the box-shaped housing 23. The collision member 22 is made of a ball. The piezoelectric element 21 is formed by joining two PZT-based piezoelectric ceramic plates 211 and 212 such that the polarizations are opposite to each other, so that the power generation configuration is connected in series. Performance has been enhanced. The piezoelectric element 21 is partially adhered to the central portion or both ends (in the case of the central portion in FIG. 3) of a plate-shaped cushion material 25 with an adhesive 24, and the cushion material 25 is attached to the housing by the adhesive 24. 23. A fixing method other than the bonding may be used. Therefore, the vibration of the piezoelectric ceramic plates 211 and 212 is continued to enhance the power generation performance, and the piezoelectric element 21 is protected from the impact of the collision of the collision member 22. Then, lead wires 261 to 264 are respectively connected to the film-like electrodes 29 formed on the front and back surfaces of the piezoelectric element 21, and are drawn out to the circuit section 30. Further, a thin plate-like protector 27 that protects the piezoelectric element 21 from the impact of the collision member 22 is fixed to the surface of the piezoelectric element 21 (the surface on which the collision member 22 collides). A guide 28 is provided between the opposing piezoelectric elements 21 to suppress the rolling movement direction of the collision member 22 and to accurately guide the collision of the protector 27 of the piezoelectric element 21 so as to collide with the fixed part. ing. Although a cylindrical guide is shown here as the guide 28, a partition plate may be used.
[0044]
As a material of each part, first, a zinc-zirconate-based material is suitable for the piezoelectric ceramic plates 211 and 212, but the material is not limited thereto. Further, the piezoelectric ceramic plates 211 and 212 are desirably as hard as possible and have a high Q value in order to maintain vibration for a long time and obtain more power generation. Specifically, the Q value is preferably 1,000 or more, and more preferably the Q value is 2,000 or more. As a material of the cushion material 25, a synthetic resin material, a rubber material, or a soft material obtained by forming them into a sponge shape is suitable, and specifically, foamed polyethylene or the like is suitable. As the material of the collision member 22, the power generation efficiency is better if the weight is large enough not to break the piezoelectric element 21. In order to further improve the power generation efficiency, it is desirable that the weight of the piezoelectric element 21 and the weight of the collision member 22 be the same. Specifically, a plastic material or the like may be used in consideration of weight reduction as a whole, but tungsten or iron, which has a large specific gravity and is hard, is suitable for miniaturization. Further, as a material of the protector 27, a hard metal or a synthetic resin is suitable, and specifically, phosphor bronze, stainless steel, or the like is preferable, and phosphor bronze with good workability is easy to use.
[0045]
The configuration of the power generation unit 20 and the method of generating power by the piezoelectric element 21 are not limited to the above. In this embodiment (1), the piezoelectric element 21 of the power generation unit 20 is provided at two opposing locations, and the collision member 22 is configured to reciprocate between the piezoelectric elements 21, 21. May be provided at one place or at three or more places. Further, for example, a configuration using the two collision members disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-145375, a configuration in which the collision members are suspended by a spring material, and the like can be applied. Alternatively, a configuration may be adopted in which a metal plate whose thickness is adjusted so that the amount of strain deformation is balanced with the single-layer piezoelectric ceramic plate 211 and the collision member 22 collides from the metal plate side to generate power.
[0046]
Next, the elastic member 42 will be described with reference to FIG. Both ends of the elastic member 42 are fixed to the housing 23 and the base 41 by appropriate means (adhesion, welding, or the like). Here, since the circuit part 30 is provided in the housing 23, one end is attached to the circuit part 30. The elastic member 42 is made of an elastic body having directionality in the spring constant, and determines the direction of the smallest spring constant among the spring constants of the elastic member 42 in the direction in which the collision member 22 collides with the piezoelectric element 21 (hereinafter, referred to as a direction). (Referred to as a collision direction). That is, assuming that the direction having the smallest spring constant among the spring constants of the elastic member 42 in the X, Y, and Z directions is the X direction, as shown in FIG. The elastic member 42 is attached to the housing 23 so as to coincide with the direction of the arrow W in the drawing). In FIG. 2, the lower part of the housing 23 is connected by the elastic member 42. However, if the elastic member 42 can be attached so that the smallest spring constant of the elastic member 42 coincides with the collision direction, the elastic member 42 is connected to the housing 23. May be connected to the sides or other positions.
[0047]
The spring constant in the direction coinciding with the collision direction of the elastic member 42 is selected so as to make the cycle of the vibration of the power generation unit 20 as small as possible. By reducing the cycle of the vibration of the power generation unit 20, the number of collisions of the collision member 22 with the piezoelectric element 21 per unit time can be increased, and the power generation amount as a whole can be increased. In order to reduce the period, it is necessary to reduce the mass of the power generation unit 20 and increase the spring constant. In order to generate power efficiently, it is effective to reduce the attenuation of vibration due to parasitic motion. In order to reduce the damping of the vibration due to the parasitic motion, the mass of the base 41 is made sufficiently large compared to the mass of the entire housing 23 and the elastic member 42, or the base 41 is firmly fixed as the bottom surface of the container 40. Instead, it is possible to adopt a configuration in which the natural vibration generated by the entire housing 23 and the elastic member 42 and the natural vibration of the base 41 resonate. Which one to select is determined in consideration of the size of the moving body 91, the mounting position, and the like.
[0048]
In the embodiment (1), a leaf spring is used as an elastic body used for the elastic member 42. The leaf spring is an elastic body having directionality in a spring constant, and one direction has a particularly small spring constant among the held spring constants. And it attaches to the electric power generation part 20 so that this direction (X direction) which is most easily displaced may correspond with the collision direction (W direction). The leaf spring has a spring constant in the Y and Z directions perpendicular to the X direction closer to infinity than the spring constant in the X direction. Therefore, in the Y and Z directions (the direction in which the collision member 22 collides with the side surface of the housing 23 where the piezoelectric element is not provided, the direction in which the power generation unit 20 is vertically displaced, and the like) intersecting the direction of collision with the elastic member 42. Does not occur, vibration that hinders the movement of the collision member 22 in the collision direction is less likely to occur. In addition, since only the X direction is soft and easily displaced, even if a force is applied from any direction, it is easily converted to a movement in the X direction. Thus, the leaf spring is suitable for generating and continuing vibration in the collision direction. Further, since the configuration is simple, it is easy to reduce the weight as a whole.
[0049]
For the elastic member 42, a rubber material (such as silicon rubber) or a gel material (such as a thermoreversible elastomer) may be used in addition to the above-described leaf spring. These rubber materials and gel materials can give directionality to the spring constant or change the spring constant by changing the shape of the height and width. Further, a coil spring may be used for the elastic member 42, but in this case, it is desirable to suppress the movement of the power generation unit 20 and support the housing 23 so that the collision member 22 moves only in the collision direction.
[0050]
Next, a circuit of the position indicator 2 for a moving body will be described with reference to FIGS. As shown in the block diagram of FIG. 4, the output of the power generation unit 20 is taken out to the circuit unit 30. The circuit unit 30 includes a charging unit 31 that rectifies and charges the AC power generated by the power generation unit 20 and the transmission unit 32 described above. Then, the signal 33 transmitted from the transmission unit 32 is received by the detection device 5. The detection device 5 performs an arbitrary operation such as estimating or tracking the position of the moving object 91 using the signal 33.
[0051]
The charging unit 31 of the circuit unit 30 includes a rectifying unit 311, a charging unit 312, a determining unit 313, and a discharging switch unit 314. The rectification unit 311 is a unit that rectifies the AC power output from the power generation unit 20 to form a pulsating flow. The charging unit 312 is a unit that charges the pulsating current obtained by the rectification unit 311 as a direct current. The determination unit 313 is a unit that intermittently monitors and determines the charge amount of the charging unit 312 according to the timing of power generation of the piezoelectric element 21. In this means, the charge amount is consumed in a very small amount at the time of monitoring. However, since the charge amount is monitored intermittently, power consumption due to monitoring is suppressed, and the influence on the charge amount is reduced. The discharge switch means 314 causes the charging means 312 to start discharging when the determination means 313 determines that the charged amount of the charging means 312 has reached a transmittable level, and supplies power to the transmitting part 32 at the subsequent stage. Means.
[0052]
The transmission unit 32 includes a communication control unit 321, a signal switch unit 322, a signal generation unit 323, and a discharge stop unit 324. The communication control unit 321 is a unit that performs an operation necessary for communication. This unit is started when power is supplied from the charging unit 31. This means works to turn on the signal switch means 322 at the start of the operation, and transfers data for transmission to the signal generation means 323. The signal switch unit 322 is a unit that is turned on by the communication control unit 321 and supplies power to the signal generation unit 323. The signal generator 323 converts the data for transmission received from the communication controller 321 into a signal 33 and transmits the signal 33. The discharge stop unit 324 is a unit that operates the discharge switch unit 314 so as to stop the supply of power from the charging unit 31. This means is operated by the communication control means 321 when the communication control means 321 has passed all data necessary for transmission to the signal generation means 323.
[0053]
This will be further described with reference to FIGS. 5 and 6 are continuous circuit diagrams, which are connected by S point, + point, and-point. The rectifier 311 has a full-wave rectifier circuit formed by the diodes D1 to D6. The rectifier 311 rectifies the AC power output from the power generation unit 20 and outputs the rectified current to the subsequent stage as a pulsating flow. Among the four lead wires 261 to 264 taken out from the power generation unit 20, the lead wires 262 and 263 are connected, and the three lead wires are connected to the six diodes D1 to D6. Here, a circuit for reducing the number of diodes is formed by connecting the lead wires 262 and 263. However, the circuit is connected to eight diodes without connecting the lead wires 262 and 263 to perform full-wave rectification. A circuit may be formed.
[0054]
The charging means 312 includes a capacitor C1. This capacitor may be replaced by a rechargeable battery. The pulsating flow rectified by the rectifying means 311 is sequentially charged as direct current in the capacitor C1, and the voltage across the capacitor C1 increases each time the collision member 22 collides with the piezoelectric element 21 and repeats power generation.
[0055]
As the discharge switch means 314, a self-holding type current switch is used. In the first embodiment, a complementary transistor is used, and a PNP transistor Tr1 and an NPN transistor Tr2 are combined. In the discharge switch means 314, when a voltage lower than the voltage at the point c by about 0.6 V (a value determined by Tr1) is applied to the point b, Tr1 is turned on and almost simultaneously Tr2 is turned on. When the discharge switch means 314 is turned on, the impedance between the points c and d is extremely low. Then, the power stored in the capacitor C1 of the charging unit 312 is discharged and supplied to the communication control unit 321 with extremely small loss. Then, this ON state becomes the self-holding state and continues until the discharge is stopped.
[0056]
The determining means 313 includes capacitors C2 and C3 and resistors R1 and R2. C3 is provided for preventing malfunction. The capacitor C2 and the resistor R1 are provided between a point a shown in FIG. 5, which is an output from the piezoelectric element 21, and a point b shown in FIG. The time constant determines the time for applying the voltage to the point b when determining the charge amount. At the point a, AC power is generated every time the collision member 22 collides with the piezoelectric element 21. This voltage is a value obtained by adding the forward voltage of the diode D6 to the voltage across the capacitor C1. Then, as the voltage of the capacitor C1 increases due to the charging, the AC voltage at the point a also increases. That is, at the point a, an AC voltage substantially proportional to the DC voltage across the capacitor C1 is obtained every time the collision member 22 collides, that is, intermittently. The AC voltage at the point a is applied to the point b for a very short time determined by the time constant of the resistor R1 and the capacitor C2. The voltage at the point b is determined by the distribution ratio of the resistors R1 and R2. The means 314 is turned on. Here, since the voltage at the point b is represented by “voltage at the point c × (1−R2 / (R1 + R2))”, the voltage at the point b is lower than the voltage at the point c by about 0.6 V “point c” Is equal to "approximately 0.6 V", which is a threshold value for determination, and the level of the charge amount is determined based on the threshold value. Therefore, by adjusting R1 and R2, it is possible to adjust the amount of charge for starting discharge to a level at which transmission is possible. This level is arbitrarily set according to the signal to be transmitted. Here, the point a is provided on the lead wire 264 side, but may be provided on the lead wire 261 side or the connected lead wires 262 and 263 side. In addition, here, the configuration is made such that the determination is made at each timing when one of the two piezoelectric elements 21 generates power. However, the determination is performed at the timing when both piezoelectric elements 21 generate power, or The determination may be made every n times (n is an arbitrary number) of the timing at which the element 21 generates power.
[0057]
The communication control means 321 includes a communication control circuit 3211, a capacitor C7, a resistor R8, and an FET1. The capacitor C7 is provided for stabilizing the operation. The resistor R8 and the FET1 are provided for level conversion for interfacing the communication control circuit 3211 and the signal switch means 322 with low power consumption. When power is supplied to the communication control circuit 3211 by discharging from the charging unit 31, a procedure necessary for transmission is executed inside the communication control circuit 3211. Note that the communication control circuit 3211 has low power consumption.
[0058]
The signal switch means 322 includes a PNP transistor Tr4, resistors R6 and R7, and a capacitor C6. Since the signal generating circuit 3231 requires relatively large power, the signal switching means 322 is configured to supply power to the signal generating circuit 3231 by using the high power transistor switch Tr4. The signal switch means 322 operates so that the signal generation means 323 starts transmission when a transmission start command from the communication control circuit 3211 passes through the FET 1 and turns on the transistor Tr4 through the resistor R7.
[0059]
The signal generating means 323 includes a signal generating circuit 3231 and an antenna 3232. When power is supplied by the signal switching means 322, the data for transmission received from the communication control circuit 3211 is converted into a wireless signal to convert the data into a wireless signal. It originates from 3232.
[0060]
The discharge stopping means 324 includes a PNP transistor Tr3, resistors R4 and R5, and capacitors C4 and C5. The capacitors C4 and C5 are provided for preventing malfunction. In this means, when the communication control circuit 3211 finishes sending data necessary for transmission to the signal generation circuit 3231, the communication control circuit 3211 outputs a signal for turning on the transistor Tr3 through the resistor R4. When the transistor Tr3 is turned on, the self-holding of the discharge switch means 314 is released, the discharge of the electric power stored in the capacitor C1 is stopped, and the transmission operation ends.
[0061]
The operation of the moving object position notifier 2 and the moving object position detection system 1 according to the embodiment (1) configured as described above will be described with an example in which the moving object 91 is an animal.
[0062]
First, the moving body 91 to be subjected to position detection is once captured, and the moving body position alarm 2 is attached. The attachment means is appropriately selected according to the moving body 91. It may be attached as a cuff for birds, as a collar, bracelet, or cuff for mammals, or as an ear. In the case of fish, it may be attached to the dorsal fin or tail fin, and in the case of a turtle, it may be attached to the shell. When the transmitted signal includes the identification information, the identification information is associated with the mobile object 91 in advance. Needless to say, a recording medium that records information (name, management number, place of birth, characteristics, contact information, etc.) specific to the moving body 91 may be put in the container 40. Then, the moving body 91 to which the moving body position alarm 2 is attached is returned to wild life.
[0063]
When the moving object 91 is a bird as shown in FIG. 1 and the position indicator 2 for the moving object is attached as its crawler, every time the bird moves its leg, jumps off or lands, the moving object 91 shown in FIG. The housing 23 vibrates as shown in FIG. Then, the collision member 22 collides with the piezoelectric element 21 due to the vibration, and self-generates power. Further, the elasticity of the elastic part 50 causes the power generation part 20 to enter a continuous vibration state, and the collision member 22 rolls to repeatedly collide with the piezoelectric element 21. Thus, the power generation unit 20 continuously generates power.
[0064]
The generated power is input from the power generation unit 20 to the circuit unit 30. In the circuit section 30, every time the piezoelectric element 21 generates power, an AC voltage is extracted from the output thereof, and this is used for the determination means 313 to determine the charge amount. Such intermittent monitoring and determination of the charge amount is efficiently determined at the timing when the charge amount increases. In addition, wasteful power consumption for the determination is greatly suppressed, so that the power required for transmission can be quickly charged and supplied to the transmission unit 32. Then, when a predetermined charge amount is reached, a signal 33 is repeatedly transmitted from the transmission unit 32 at that timing.
[0065]
The signal 33 transmitted from the transmission unit 32 is received by the detection device 5. The detection device 5 performs estimation and tracking of the position of the moving body 91 based on this signal. For example, the directions of the signal 33 are simultaneously searched by the detection devices 5 provided at three places, and the position of the moving body 91 is estimated.
[0066]
As described above, in the embodiment (1), the moving body position notifier 2 attached to the moving body 91 transmits the signal 33 while generating power by itself. Therefore, the signal 33 can be transmitted as long as the moving body 91 operates, and battery replacement is not required at all. In addition, since the power is generated by the collision member 22 colliding with the piezoelectric element 21, the configuration is extremely simple, and the weight and size can be easily reduced.
[0067]
Since the above description was applied to animals, FIG. 1 shows the form of the ankle 92. However, when applied to humans, the form of a necklace, a wristwatch, a key ring, shoes, It may be attached to clothes, hats and the like.
[0068]
Further, the moving body position notifier 2 generates and transmits power by using vibration generated by the operation of the moving body 91. For this reason, power cannot be generated unless the mobile unit 91 operates and generates vibration, so that it can be used to remotely monitor the operation of the mobile unit 91. That is, by receiving the signal with the detection device 5, it is possible to remotely know that the mobile unit 91 is safely operating. Therefore, the present invention can be used not only as a means of tracking animals and countermeasures against lost children of old people and children, but also as a means of confirming the life of old people living in remote places.
[0069]
Next, an embodiment (2) of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of the power generation unit according to the embodiment (2). This embodiment is an application example of the power generation unit of the embodiment (1), and the same description as that of the embodiment (1) is given the same symbol and the details are omitted.
[0070]
Embodiment (2) is characterized in that an elastic member 42 is attached to the collision member 22 to reduce the size of the power generation unit 20. The container 40 accommodates the piezoelectric element 21, the collision member 22, and the elastic member 42, and the piezoelectric element 21 is fixed to opposed wall surfaces of the container 40. The elastic member 42 has a base wall 41 different from the wall surface to which the piezoelectric element 21 is fixed, and has one end attached to the base member 41 and the other end attached to the collision member 22. The collision member 22 can vibrate as a free end of the elastic member 42. A leaf spring is applied to the elastic member 42 as in the embodiment (1). The direction of the smallest spring constant (X direction) and the direction in which the collision member 22 collides with the piezoelectric elements 21 (W). Direction). The piezoelectric element 21 is fixed at an angle corresponding to the locus of vibration of the collision member 22 so that the collision member 22 collides with a protector 27 (not shown) at the center of the piezoelectric element 21. Then, when the elastic member 42 starts vibrating in response to one end vibration, the collision of the collision member 22 with the piezoelectric element 21 is repeated, and the amount of power generation increases. In this embodiment (2), the container 40 also serves as the housing 23 of the embodiment (1), and other structures around the piezoelectric element 21 (the protector 27, the cushion material 25, the electrode 29, etc.) are shown. Although not described, it is the same as the embodiment (1). In FIG. 7, the transmission unit 32 (circuit unit 30) is not shown.
[0071]
With this configuration, the entire housing 23 can be easily reduced in size and weight as compared with the configuration of the embodiment (1) in which the entire housing 23 vibrates.
[0072]
Next, an embodiment (3) of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a configuration diagram of a position detection system for a mobile unit according to the embodiment (3), and FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of a power generation unit according to the embodiment (3). The same reference numerals are given to the same descriptions as in the embodiment (1), and the details are omitted.
[0073]
The moving body position notifier 2 of the embodiment (3) has a piezoelectric element 21 built therein and is mounted inside the moving body 91 which is encapsulated and targeted for position detection. The element 21 generates power by being distorted, and transmits a signal from the position of the moving body 91.
[0074]
As shown in FIG. 8, in the embodiment (3), the container 40 is encapsulated and has airtightness, and the size is reduced according to the size of the moving body 91. Then, the mobile body 91 is buried in a portion that does not affect the health.
[0075]
In the container 40, a housing 23 that houses the piezoelectric element 21 and the collision member 22 is held by being sandwiched by elastic members 42. In Embodiment (3), an elastic body having elasticity is applied to the elastic member 42 so that the elastic direction (Z direction) of the elastic member 42 matches the collision direction (W direction) of the collision member 22. In FIG. 8, the housing 23 is sandwiched between two elastic members 42, but one end of the elastic member 42 is attached to the opposite end surface of the housing 23, and the other end of the elastic member 42 has the base inside the container 40. It is attached as 41. In FIG. 8, a coil spring is applied as the elastic member 42 having elasticity, but a rubber material or a gel material may be applied.
[0076]
FIG. 9 shows a main part of the power generation unit 20. The power generation section 20 is characterized in that the piezoelectric elements 21 connected in series in the embodiment (1) are connected in parallel. The piezoelectric element 21 is formed by combining two piezoelectric ceramic plates 211 and 212 so that polarization is in the same direction, and is joined between the piezoelectric ceramic plates 211 and 212 with an electrode 292 interposed therebetween. Although the electrode 292 is shown in an enlarged scale in FIG. 9, it is actually a very thin film-shaped (about 10 to 50 μm) metal electrode, which is a material that does not easily become a mechanical resistance when the piezoelectric element 21 is distorted, specifically, It is made of phosphor bronze or brass. Electrodes 291 and 291 are formed on the surfaces of the piezoelectric ceramic plates 211 and 212 opposite to the electrodes 292, respectively. Then, the lead wire 262 is drawn out from the electrode 292, and the lead wire drawn out from the electrodes 291 and 291 is connected to be connected as a lead wire 261 to the subsequent stage. Other configurations are the same as those of the embodiment (1). With the parallel type power generation configuration, a current output approximately twice as large as that of the series type power generation can be obtained.
[0077]
As described above, in Embodiment (3), the position indicator 2 for the moving body is encapsulated and attached to the body of the moving body 91. However, if the container 40 is formed into an elongated microcapsule, it is embedded in the body with a syringe. be able to. By being attached to the body, breakage and falling off can be prevented, so that it can be used permanently and is suitable when applied to animals.
[0078]
Next, a position detection system for a moving object according to the embodiment (4) of the present invention will be described. FIG. 10 is a configuration diagram of a position detecting system for a moving object according to the embodiment (4), and FIG. 11 is a block diagram of a position indicator for a moving object according to the embodiment (4). The same reference numerals are given to the same descriptions as in the embodiment (1), and the details are omitted.
[0079]
In the mobile object position detection system 11 of the embodiment (4), the position information unit 60 for obtaining the position information of the mobile object, in addition to the function similar to that of the embodiment (1), is provided. It has.
[0080]
In this embodiment, a human is illustrated in FIG. 10 as the moving body 91, and the moving body 91 is attached to the moving body 91 in the form of a necklace 93. The position information section 60 of the mobile object position indicator 2 utilizes GPS, captures radio waves transmitted from the artificial satellite 61, and acquires position information such as latitude and longitude. Height information may be acquired as needed. As shown in FIG. 11, the position information unit 60 is connected to the communication control unit 321 of the transmission unit 32 and the signal generation unit 323. When the charge amount reaches a predetermined level, the communication control unit 321 transmits a series of transmissions. When the operation is performed, acquisition of position information is instructed, and the acquired position information is included in the signal 331 transmitted by the signal generation unit 323. That is, the acquisition of the position by the position information unit 60 is also performed by the power of the power generation unit 20. Therefore, the charging amount charged by the charging unit 31 is set to be higher than the power required for the position information unit 60 as compared with the embodiment (1).
[0081]
As described above, if the signal 331 transmitted from the moving body position notifier 2 attached to the moving body 91 includes the position information, the work of grasping the position of the moving body 91 is greatly reduced.
[0082]
Next, a description will be given of a position detection system for a moving object according to the embodiment (5) of the present invention. FIG. 12 is a configuration diagram of a position detection system for a moving object according to the embodiment (5).
[0083]
In the moving body position detection system 12 of the embodiment (5), the piezoelectric element 21 is built in and attached to the moving body 91, and the piezoelectric element 21 is distorted by vibration received from the moving body 91 to generate electric power. The moving object position notifier 2 to be charged and the detecting device 5 for detecting the position of the moving object 91 are connected by a network 80 such as a PHS. And the detecting device 5 includes means for detecting the position of the moving object 91 by using the position information acquiring function of the base station of the network 80 when receiving the received power. .
[0084]
PHS base stations 81 are operated by mobile telecommunications carriers and the number is increasing. In recent years, such a mobile communication carrier has provided a service of providing the position of a terminal as information using a base station 81, which is called a position information service or the like. In the moving object position detection system 12 of the embodiment (5), the position information acquiring function using the network 80 such as the PHS is applied to the moving object 91. Note that a mobile phone network may be used as the network 80. However, in the case of a mobile phone, since the radio output is large, base stations are scattered in a wide range, and the positional accuracy is lower than that of the PHS. There is a disadvantage that.
[0085]
The position indicator 2 for a mobile unit according to the embodiment (1) is configured to automatically transmit a signal from the position of the mobile unit 91 when the charged power reaches a signal transmittable level. The position indicator 2 for a mobile unit according to the mode (5) includes a unit that transmits a signal by receiving a call signal from the detection device 5 via the network 80. This means is implemented by providing both transmission and reception functions in the signal generation means 323 of the transmission unit 32 of the embodiment (1). That is, in the embodiment (5), the electric power generated by the power generation unit 20 is charged in the charging unit 31, but does not transmit immediately after reaching the predetermined level, but waits for a call signal. Then, when the mobile position informing device 2 receives a call signal output from the base station 81 via the network 80 in accordance with an instruction from the detection device 5, a signal is transmitted using the charged power. Once called and a signal is transmitted, discharging from the charging unit 31 is stopped, the next charging is performed, the standby state is set again, and thereafter, this is repeated. The detection device 5 transmits a call instruction when necessary, and acquires the position information of the moving object 91 as appropriate by means for detecting a position using the network 80.
[0086]
The operation of the embodiment (5) thus configured will be described. As in the embodiment (1), the moving body 91 is provided with the moving body position notifier 2 in advance. Then, the mobile unit 91 generates its own power by the operation of the mobile unit 91, the power is charged, and the mobile unit 91 is in a signal waiting state. Then, the detection device 5 transmits a signal 341 for requesting the acquisition of the position information of the specific mobile unit 91 by using the network 80 of the communication carrier, and when the signal 341 is transmitted from the network 80 to the specific mobile unit 91, a call signal 342 is transmitted. Is transmitted. In response to the call signal 342, the mobile body position notifier 2 sends a response signal 343. The response signal 343 communicates by searching for the nearest base station 81. In the network 80, the position of the mobile unit 91 is determined based on the strength of the response signal 343 reaching the plurality of base stations 81 and the difference in arrival time. It estimates and notifies the detecting device 5 with a signal 344 of position information. Thereby, the detection device 5 can acquire the position information of the moving body 91.
[0087]
In the above description, the embodiments have been described by dividing into the embodiments (1) to (5). However, these embodiments may be arbitrarily combined.
[0088]
【The invention's effect】
As described in detail, the position indicator for a moving object of the present invention generates its own power by the vibration of the moving object and transmits a signal with this electric power. Therefore, as long as the vibration of the moving object is generated, the signal is continuously transmitted. be able to. Therefore, once attached to the moving object, the signal transmission can be continued without any need for operations such as battery replacement or charging using an external device.
[0089]
In addition, since the configuration of the position indicator for a moving object is simple, it is easy to reduce the size and weight, and the burden on the moving object is small even when attached to the outside of the moving object or inside the body. The danger of damaging the operation and health of the vehicle and the danger of damaging the transmitter itself are greatly reduced.
[0090]
Further, in the mobile object position detection system, the position of the mobile object can be confirmed, tracked, and the presence or absence of the activity of the mobile object can be performed by using a signal from the mobile object position alarm.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a position detection system for a moving object according to an embodiment (1).
FIG. 2 is a cross-sectional view of a position indicator for a moving object according to the first embodiment.
FIG. 3 is a sectional view of a main part of a power generation unit according to the embodiment (1).
FIG. 4 is a block diagram of a position detection system for a moving object according to the embodiment (1).
FIG. 5 is a circuit diagram of a position indicator for a moving object according to the embodiment (1).
FIG. 6 is a circuit diagram of a position indicator for a moving object according to the embodiment (1).
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of a power generation unit according to Embodiment (2).
FIG. 8 is an application example of the position indicator for a moving object according to the embodiment (3).
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of a power generation unit according to Embodiment (3).
FIG. 10 is a configuration diagram of a position detection system for a moving object according to an embodiment (4).
FIG. 11 is a block diagram of a position indicator for a moving object according to the embodiment (4).
FIG. 12 is a configuration diagram of a position detection system for a moving object according to an embodiment (5).
[Explanation of symbols]
1, 11, 12 Position detection system for moving objects
2 Moving body position alarm
20 Power generation unit
21 Piezoelectric element
211, 212 Piezoelectric ceramic plate
22 Impact member
23 Housing
24 adhesive
25 Cushion material
261-264 Lead wire
27 Protector
28 Guide
29, 291, 292 electrodes
30 Circuit section
31 Charger
311 rectification means
312 Charging means
313 determination means
314 Discharge switch means
32 transmitter
321 communication control means
322 Signal switch means
323 signal generation means
324 Discharge stop means
33, 331, 341-344 signals
40 containers
41 Base
42 elastic part
45 Skin material
5 Detector
60 Location information section
61 artificial satellite
80 Network
81 base stations
91 Moving body
92 footwear
93 necklace
