【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、簡易電源並びにマイクロセンサ及びそれらを利用する探査方法並びに探査システムに係り、特に長期にわたる待機状態を要求される場合に好適な簡易電源並びにマイクロセンサ及びそれらを利用する探査方法並びに探査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、雪崩や土砂崩れ時の救難信号又は、賊の侵入等を検知する防犯信号及び牧場等で家畜等の盗難又は脱走を防ぐ信号を発信する装置は、いつ事象が起きるか判らない上にめったに起こらないことであるために、設備投資にかける費用や装置の維持費等の折り合いがつかず、ほとんど取り上げられることは無かった。しかし、事象が起きた場合には安全確保や防犯の面からみて極めて重要な装置
である。
【０００３】
上記事象において、災害時の救難信号を発生させる物としては、特許文献１に挙げる装置がある。それによれば、救難信号を発生させるための装置を普段の携帯品、特にバッテリを搭載したもの（携帯電話や腕時計等）、バッテリを搭載していない物にいたっては別途バッテリを設けて設置しておき、災害時に当該携帯品が破損することにより、救難信号を発生させるというものである。
【０００４】
また、防犯、特に進入検知に関するものとして、赤外線を用いたセンサ等がある。これは、主に屋内の天井や床、壁等に赤外線を発する発光部と、その対面に受光部とを備え、当該赤外線が遮断されることにより進入者があったものと判断して警報等を鳴らすというものである。このような赤外線を用いた防犯装置として、特許文献２に挙げられるセンサがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１０１４６８号公報
【特許文献２】
特開２０００−９７７６８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したような装置には、以下に掲げられる問題点がある。特許文献１に挙げられる装置では、事象発生前においても何らかのかたちでバッテリが消費され続けており、必要とした時にバッテリ残量が無いという場合が生じ兼ねない。別途バッテリを用いた場合であっても、自然放電されるため、少なくとも数年に１度はバッテリの交換が必要となる。
【０００７】
また、特許文献２に挙げられるような進入検知センサにおいては、屋内等の限定された領域における検知システムとしては有効である。しかし、装置の設置にコストがかかるばかりでなく、待機中に消費する電力量も多いという問題がある。また、屋内に侵入前である屋外の広範囲における侵入検知を行う場合には、設置コストがかかるばかりでなく、設置にかかる時間、電力供給、自然事象による誤作動等の問題から採用できない。
【０００８】
本発明では、事象が起きる前であって待機時には、電力を消費することがなく、かつ事象発生時には大きな電力を発生させる簡易電源及び、電力供給により信号を発信するマイクロセンサと、広範囲探査領域における事象検知が可能な探査方法、並びに探査システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【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に係る簡易電源は、電池の電解物質を構成する溶媒と溶質の少なくとも一方をカプセル化しておき、当該カプセルが外力により破損することを利用して電解作用を発現可能としたことを特徴とする簡易電源。
【００１０】
また、本発明に係るマイクロセンサは、電池の電解物質を構成する溶媒と溶質の少なくとも一方をカプセル化しておき、当該カプセルが外力により破損することを利用して電解作用を発現可能とした簡易電源と、当該簡易電源に接続され電源供給を受けて発信可能とした発信部とを備えてなることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明に係る上記マイクロセンサを利用する探査方法は、外力を受けて発電する簡易電源とこの電源による発信作用をなす発信部とからなるマイクロセンサを探査領域に散布し、この探査領域において前記マイクロセンサの受けた外力による発電作用で発信する信号を受信して当該マイクロセンサの位置を特定可能としたことを特徴とする。
【００１２】
また、上記方法をとり得る探査システムは、外力を受けて発電する簡易電源とこの電源の発電により発信作用をなす発信部とからなり、探査領域に多数散布可能なマイクロセンサと、前記探査領域において前記マイクロセンサの受けた外力による発電作用で発信する信号を受信して当該マイクロセンサの位置を特定可能とした受信機を備えてなることを特徴とする。さらに、より広範囲の検知を行う場合には、前記マイクロセンサと、受信機との間に中継器を介在させるようにすると良い。
【００１３】
また、探査システムの適用範囲として、前記探査領域は外敵侵入防止領域として防犯システムに適用することができる。さらに、前記探査領域は地殻変動領域として防災システムに適用することもできる。
【００１４】
【作用】
上記構成の簡易電源において、電池の電解物質を構成する溶媒と溶質の少なくとも一方をカプセル化しておき、当該カプセルが外力により破損することを利用して電解作用を発現可能としたことにより、外力を受けるまでの間に、自然放電等により電力を消耗することが無い。
【００１５】
また、マイクロセンサにおいては、電池の電解物質を構成する溶媒と溶質の少なくとも一方をカプセル化しておき、当該カプセルが外力により破損することを利用して電解作用を発現可能とした簡易電源と、当該簡易電源に接続され電源供給を受けて発信可能とした発信部とを備えるようにしたことにより、電源が入るまでの間は電力消費が無く、電源が入ることが事象発生の判定となり、電波の発信が行われるため、別途に事象判定のセンサや起動のためのスイッチを設ける必要が無く、センサを小型化することができる。
【００１６】
さらに、上記マイクロセンサを利用する探査方法として、外力を受けて発電する簡易電源とこの電源による発信作用をなす発信部とからなるマイクロセンサを探査領域に散布し、この探査領域において前記マイクロセンサの受けた外力による発電作用で発信する信号を受信して当該マイクロセンサの位置を特定可能としたことにより、センサの配置に時間がかからず、かつ広範囲におよぶ探査領域を確保することができる。
【００１７】
また、外力を受けて発電する簡易電源とこの電源の発電により発信作用をなす発信部とからなり、探査領域に多数散布可能なマイクロセンサと、前記探査領域において前記マイクロセンサの受けた外力による発電作用で発信する信号を受信して当該マイクロセンサの位置を特定可能とした受信機を備えてなるようにしたことにより、上記方法を実現させることができる。
【００１８】
また、前記マイクロセンサと、受信基地との送受信の間に中継器を介在させることにより、中継器により電波を増幅させることができるため、より広範囲の探査領域で事象検知が可能となり、かつマイクロセンサの発する電波は微弱とすることができるため、当該マイクロセンサを小型化することができる。
【００１９】
さらに上記探査システムの適用範囲として、前記探査領域は外敵侵入防止領域として防犯システムに適用したり、前記探査領域は地殻変動領域として防災システムに適用することにより、多用途にわたる仕様が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る簡易電源、マイクロセンサ及びそれらを利用した探査システムについて図面に従って説明する。
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施の形態に係る簡易電源２０の構成を示す図である。本実施形態に係る簡易電源２０は、フレキシブル材質から成る密閉容器１０と、前記密閉容器１０の内部を隔てるイオン交換膜１４と、当該隔てられた各空間に内包される２種類の電解液Ａ，Ｂと、前記各空間に設けられた電極１６とから成る。以下、電解液Ａは２価及び３価のバナジウム溶液とし、電解液Ｂは４価及び５価のバナジウム溶液とする。前記バナジウムは、その利用に際して、使用済みである廃バナジウムを電解液の活物質として利用する事ができるため、電解液の低コスト化を図ることができる。
【００２１】
前記簡易電源２０の第１の実施形態の断面図を、図１（Ａ）に示す。簡易電源２０の密閉容器１０は、ゴム等のフレキシブルな材質から成り、円筒形状をしている。前記密閉容器１０は、内部の空間を円形断面に沿って２分割するイオン交換膜１４を備える。２分割された各空間には、電位の異なる電解液Ａ、Ｂが各々封入されると共に、棒状の電極１６が備えられる。また、前記封入される電解液Ａは、非イオン交換性で延性の少ない耐浸性の良いビニール等で構成される非電解膜１２に内包される。これにより、非電解膜１２が破損しない限り、電解液Ａと電解液Ｂがイオン交換膜１４を介して通電することが無くなる。なお、前記非電解膜１２は、約０．８ＭＰａ以上の外圧が加えられることにより、破損するようにすると良い。
【００２２】
上記のような構成の簡易電源２０は、初めに外圧により、フレキシブルな密閉容器１０が圧迫される。前記圧迫により前記密閉容器１０の内部空間に設けられる非電解膜１２に伝達される圧力が、０．８ＭＰａ以上となった場合、前記非電解膜１２は破損する。前記電解膜１２が破損すると、内包されていた電解液Ａが流出する。流出した電解液Ａは、イオン交換膜１４によって隔たれている空間を充填する。密閉容器１０の内部であって、前記イオン交換膜１４を介した他方の空間には、電解液Ｂが既に充填されているため、前記イオン交換膜１４に電解液Ａが接触することにより、当該イオン交換膜１４を介して、電解液Ａと電解液Ｂとの間に電子の流れが生じ、発電がなされる。
【００２３】
本実施形態に係る簡易電源の第２の実施形態を図１（Ｂ）に示す。第２の実施形態の基本的構成及び作用は、第１の実施形態と同様である。相違点として第１の実施形態では、密閉容器１０の空間内で電解液Ａのみが非電解膜１２により内包されていたものに対し、電解液Ａ，Ｂ共に非電解膜１２に内包されることとなる。
【００２４】
上記のような構成とすることにより、密閉容器１０の各空間において非電解膜１２で構成された容器を破損させなければならないこととなるが、感圧に確実性を要するが故に、当該簡易電源２０の誤作動を防止することができる。
さらに、簡易電源２０の第３の実施形態として図１（Ｃ）にその断面図を示す。第３の実施形態の基本構成及び作用も第１の実施形態を基礎としたものであり、相違点を述べるにとどめる。第３の実施形態の特徴とすべきところは、密閉容器１０の各内部空間にスポンジの様な多孔質吸湿体１８であって、各電解液に対する耐浸性の優れた物質を備えるようにすることである。前記多孔湿吸湿体１８に電解液を含浸させるようにすることで、少量の電解液であってもイオン交換膜１４に接する面積を増やすことが可能となる。
【００２５】
上記実施形態の簡易電源２０は、その形状を円筒型としたが、形状を明確化するために提言したものに過ぎず、外装である密閉容器１０はフレキシブルな材質であれば特に形状の限定はしなくとも良い。また、前記密閉容器１０の内部空間を分割するにあたって、円形断面に沿って分割するとしたが、図１（Ｄ）のように、木の年輪状に空間を分割するようにしても良い。
【００２６】
図２は、本発明に係るマイクロセンサ２２の実施の形態を示す概略図である。本実施形態に係るマイクロセンサ２２は、電波を発信効率を上げるためのアンテナ２４と、前記電波を送信する電波発信部２６と、前記電波の送信を制御する発信制御部２８とから成り、前述した簡易電源２０を電源として備える。
【００２７】
図２は本実施形態の構成の概略図であるため、詳細は示していないが、実際に使用するにあたっては、アンテナ２４は配線基板上にパターン形成された平面アンテナとすれば良い。また、前記電波発信部２６は、前記発信制御部２８により与えられた信号を電波としてアンテナ２４から発信させる機能を有する。また、前記発信制御部２８は、前記簡易電源２０から電力供給を受けることにより前記電波発信部２６を制御する。さらに、前記発信制御部２８は、少なくとも２種類以上の共振周波数帯域の信号を持つようにすることが好ましい。また、当該マイクロセンサ２２は、簡易電源２０を電源とすることにより、当該簡易電源２０自体がマイクロセンサ２２のスイッチとなり、かつ感圧センサとしての役割も果たすため、当該マイクロセンサ２２の小型化を図ることができる。
【００２８】
上記のようなマイクロセンサ２２では、簡易電源２０に必要圧力（約０．８ＭＰａ以上）が加えられると、簡易電源２０の内部で発電がなされ、発信制御部２８に電力が供給される。電力を供給された発信制御部２８は、特定の周波数の電波を送信する信号を電波発信部２６に送る。前記信号を受けた電波発信部２６は、信号に相当する電波をアンテナ２４を介して発信する。
【００２９】
本実施例に係る探査システムの概略を図３に示す。本実施例に係る探査システムは、上述したマイクロセンサ２２と前記マイクロセンサ２２が発信した電波を受信する受信機３０とからなる。
使用するマイクロセンサ２２は、複数であり数の制限は無いものとする。受信機３０は、少なくとも３つ以上が任意の箇所に設置されるようにする。前記複数の受信機３０は、詳細を図示しないが、作動基準となる時間を共通としている。また、内部には複数の受信機が各々受信した電波の誤差から発信位置を導き出す演算部を備えるようにしている。さらに、受信機３０は、ＧＰＳを搭載する等して自己の設置位置を検出可能にしている。このようなマイクロセンサ２２と受信機３０とは、以下のようにして探査システムを構成する。
【００３０】
進入検知を主用途とする場合、検索範囲を探査領域３２とする。前記探査領域３２内に無作為に前記マイクロセンサ２２を設置する。当該マイクロセンサ２２の設置は、ヘリコプタ等により空中から散布するようにしても良く、ロケット等に内装して散布するようにしても良い。前記探査領域の近くで前記マイクロセンサ２２が発信する電波の到達可能範囲には、少なくとも３つ以上の受信機３０が備えられる。
【００３１】
上記のように構成された探査システムは、侵入者が無作為に配置されたマイクロセンサを踏むこと等により、上述した簡易電源２０の起動に必要とされる圧力が加えられる。前記加圧により、簡易電源２０が発電状態となる。簡易電源２０が発電することにより、電力を供給されたマイクロセンサ２２は、任意の周波数の電波を発信する。当該発信された電波は、複数配置された受信機３０の内、少なくとも３つにより受信される。前記少なくとも３つの受信機３０には、前記電波を受信するにあたり、各々に時間のずれが生じる。この電波受信時の時間のずれから、電波発信源であるマイクロセンサ２２の位置の算出を行うのである。なお、電波受信時間のずれが全く無い場合は、３つの受信機３０から等距離の位置に発信源であるマイクロセンサ２２が位置していることになる。
【００３２】
また、より広範囲の進入検知を行うような場合には、図４に概略を示す中継器４４を用いるようにすると良い。中継器４４は、アンテナ３３と、前記アンテナ３３を介して電波を送受信するための無線通信部３４と、電波の送受信等を制御する演算部３８と、それらに電力を供給する電源４２とを基本構成としている。前記演算部３８には、電波の送受信によって得られたデータ等を記録するメモリ４０を接続したり、当該中継器４４の用途範囲を拡張する場合に使用する拡張コネクタ３６を接続しても良い。また、図示しないが、ＧＰＳの機能を備えるようにしても良い。なお、中継器４４は待機状態を保つ必要があるため、特に小型化する必要が無い場合は、電源４２として、慣用されているバッテリ等を用いるようにしても良い。
【００３３】
前記のような中継器４４は、図５に示すようにマイクロセンサ２２の配置と同様に無作為に複数（少なくとも３つ以上）配置するようにする。中継器４４を複数として、ＧＰＳ機能を備えるようにした場合、受信機３０の数を１つとしても良い。
【００３４】
上記構成の探査システムでは、前述と同様にしてマイクロセンサ２２から電波が発信されると、当該マイクロセンサ２２の近傍に配置された中継器４４の内少なくとも３つが、前記電波を受信する。電波を受信した中継器４４は、前述した受信機３０と同様にして発信源を算出する。発信源を算出した中継器４４は、当該発信源の位置を示すデータを受信機３０に送信する。
【００３５】
上記探査システムは、広範囲での侵入検知に関して記載したが、雪崩や土砂崩れ、地震等の被災時の救難信号を検知する探査システムとして利用することもできる。この場合、前述したマイクロセンサ２２は、不特定多数の人々が身に付けるようにすれば良い。例えばスキー場を例に挙げると、リフト券等に添付できるようにすれば良く、リフトの支柱等に中継器４４を備えるようにすれば良い。これにより、事故や怪我、又は雪崩に巻き込まれ身動きが取れなくなった場合であっても、マイクロセンサ２２に設定された圧力が加えられ、又は任意に加えることにより、救難信号が発信させることができる。
【００３６】
このような救難信号の発信源を直接確認する必要がある場合には、沈没船の捜索、海洋レーダー等で用いられるドップラーシフト量を考慮した検索方法をとることもできる。この方法では、図６に示すように受信機を備えた捜索者４６が、電波発信源であるマイクロセンサ２２が存在すると予想されるフィールド内を移動して検索を行うものである。
【００３７】
詳細すると、例えば、受信機を備えた捜索者４６が図中下から上へ速度ｖで移動しており、電波発信源であるマイクロセンサ２２は捜索者４６の移動方向よりθだけずれた方向に存在しているとする。なお、図示しないが、この場合の受信機は、ドップラー検出部と方位検出部と表示部とを備えることとする。
【００３８】
ドップラー検出部では、救難信号を受信して電気信号に変換し、当該電気信号を増幅させ、整流器により検出範囲外の信号を減衰させ、ドップラーシフト量Δｆ１を求める。方位検出部では、捜索者４６の進行方向に電波発信源が存在する場合の理想ドップラーシフト量Δｆを、捜索者４６の移動速度ｖに応じて算出する。また、ドップラーシフト量の変化は捜索者４６の移動距離の変化に比例する。捜索者４６の移動距離の変化は、ｖＣＯＳθによって求めることができる。以上より位相角度θは、
【数１】
によって求めることができる。
【００３９】
表示部では、上記の結果を表示する。また、方位検出部での演算の結果、進行方向が逆である場合にはその旨を表示する。
上記と同様にして、他の災害時においても被災者が常時身に付けているものに付するようにすれば、被災時に救難信号を発信することができる。
【００４０】
上記のような、簡易電源２０において、フレキシブル構造の密閉容器１０と、前記密閉容器１０内の空間を２分割するイオン交換膜１４とからなり、前記分割された空間は電極１６を備えると共に、各々電位の異なる電解液を封入され、少なくとも一方の電解液は非電解性質を持つ膜内に封入されてなり、設定された外力を受けることにより発電するようにしたことにより、待機時の消費電力がないため、起動までの待機時間に制約が無く、必要とされる時に電力供給ができる。また、電解液をバナジウムとすることで、活物質となるバナジウムは使用済みの廃バナジウムで良いため、電位の異なる電解液を酸化数の異なるバナジウムとすることにより、簡易電源２０のコスト低減を図ることが可能となる。また、一度に大きな電力を得ることができる。
【００４１】
また、電解液を多孔性吸湿体１８に含浸させるようにすることにより、少量の電解液であっても効率良くイオン交換膜１４に接触させることが可能となり、発電を良好に促すことができる。
さらに、実施形態において、前記マイクロセンサ２２と、受信機３０との送受信の間に中継器４４を介在させるようにしたことにより、マイクロセンサ２２の発信する電波は近傍に配置された中継器４４に到達する程度であれば良くなるため、マイクロセンサ２２の消費電力を抑える又は、マイクロセンサ２２を小型化させることができる。さらに、中継器４４を介するようにすることにより、より広範囲に及ぶ探査システムを構築することができる。なお、マイクロセンサ２２は、図７に示すように、必要に応じて多種のセンサ４８を接続して用途を拡大させることもできる。
【００４２】
実施形態においては、電解液を酸化数の異なるバナジウムとしたが、中継器４４を介さない場合等で、マイクロセンサ２２自体が大きな電力を必要とする場合には、電解液としてナトリウムと硫黄を用いるようにすると良い。これにより、少量であっても大きな電力を供給することが可能となる。また、実施形態では、電解液Ａ、Ｂの間にイオン交換膜１４を設けるようにしたが、生成する電池が鉛蓄電池のようなものであれば、電解液と２種類の電極があれば良いため、特に必要としない。
【００４３】
実施例において、簡易電源の起動に設定された外力を約０．８ＭＰａとしたが、これに限定するものではなく非電解膜１２の材質、厚み等を変えることにより任意の圧力に対応するようにすることができる。また、非電解膜１２の材質をビニール等としたが、加圧により破損するものであれば良いため、ガラス等で構成しても良い。また、電極１６を棒状としたが、これに限らず、適宜形状を変えても同様の効果を得ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
上記のような簡易電源において、電池の電解物質を構成する溶媒と溶質の少なくとも一方をカプセル化しておき、当該カプセルが外力により破損することを利用して電解作用を発現可能としたことにより、外力を受けるまでの間に、自然放電等による電力を消耗することが無い。
【００４５】
また、マイクロセンサにおいては、電池の電解物質を構成する溶媒と溶質の少なくとも一方をカプセル化しておき、当該カプセルが外力により破損することを利用して電解作用を発現可能とした簡易電源と、当該簡易電源に接続され電源供給を受けて発信可能とした発信部とを備えるようにしたことにより、電源が入るまでの間は電力消費が無く、電源が入ることが事象発生の判定となり、電波の発信が行われるため、別途に事象判定のセンサや起動のためのスイッチを設ける必要が無く、センサを小型化することができる。
【００４６】
さらに、探査システムは、外力を受けて発電する簡易電源とこの電源の発電により発信作用をなす発信部とからなり、探査領域に多数散布可能なマイクロセンサと、前記探査領域において前記マイクロセンサの受けた外力による発電作用で発信する信号を受信して当該マイクロセンサの位置を特定可能とした受信機を備えてなるようにしたことにより、前記マイクロセンサの配置に時間をかけることがなく、個々のマイクロセンサを安価で作成することができ、待機中の消費電力は受信機側のみとなるため、ランニングコストも抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の簡易電源に係る実施形態の一部を示す図である。
【図２】本発明のマイクロセンサに係る１実施例を示す図である。
【図３】本発明に係る探査システムの概略を示す図である。
【図４】本発明に利用可能な中継器の１実施形態を示す図である。
【図５】本発明に係る探査システムに中継器を使用した場合の概略を示す図である。
【図６】本発明に係る探査システムの他の実施例を示した概略図である。
【図７】本発明のマイクロセンサに係る他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１０………密閉容器、１２………非電解膜、１４………イオン交換膜、１６………電極、１８………多孔質吸湿体、２０………簡易電源、２２………マイクロセンサ、２４………アンテナ、２６………電波発信部、２８………発信制御部、３０………受信機、３２………探査領域、３３………アンテナ、３４………無線通信部、３６………拡張コネクタ、３８………演算部、４０………メモリ、４２………電源、４４………中継器、４６………捜索者。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a simple power supply, a microsensor, a search method and a search system using the same, and particularly to a simple power supply, a microsensor, and a search method and a search system using the same that are suitable when a long-term standby state is required. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, devices that send rescue signals at the time of avalanches or landslides, crime prevention signals to detect the intrusion of pirates, and signals to prevent theft or escape of livestock at ranches, etc., are rarely seen when events occur. Because of this, the cost of capital investment and the maintenance cost of the equipment could not be reconciled. However, when an event occurs, it is a very important device from the viewpoint of security and security.
[0003]
In the above-mentioned event, as a device for generating a rescue signal at the time of disaster, there is a device described in Patent Document 1. According to this, a device for generating a rescue signal is usually provided with a separate battery for portable items, particularly those with a battery (such as a mobile phone or a wristwatch) and those without a battery. In addition, a rescue signal is generated when the portable article is damaged during a disaster.
[0004]
In addition, there is a sensor using infrared rays and the like as one related to crime prevention, particularly to entry detection. This mainly includes a light-emitting unit that emits infrared light on the ceiling, floor, wall, etc., indoors, and a light-receiving unit on the opposite side. When the infrared light is cut off, it is determined that there has been an intruder, and an alarm is issued. Is to sound. As a security device using such infrared rays, there is a sensor described in Patent Document 2.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-101468 A [Patent Document 2]
JP 2000-97768 A
[Problems to be solved by the invention]
However, such an apparatus has the following problems. In the device described in Patent Literature 1, the battery continues to be consumed in some form even before the occurrence of the event, and the battery may be exhausted when needed. Even if a separate battery is used, the battery needs to be replaced at least once every several years because the battery is naturally discharged.
[0007]
Further, an approach detection sensor as described in Patent Document 2 is effective as a detection system in a limited area such as indoors. However, there is a problem that not only is the installation of the apparatus costly, but also the power consumption during standby is large. In addition, when intrusion detection is performed in a wide area outside before entering the room, not only installation cost is high but also time required for installation, power supply, malfunction due to natural events, and the like cannot be adopted.
[0008]
In the present invention, before an event occurs and during standby, a simple power supply that does not consume power and generates large power when an event occurs, and a microsensor that transmits a signal by power supply, It is an object to provide a search method and a search system capable of detecting an event.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a simple power supply according to the present invention encapsulates at least one of a solvent and a solute constituting an electrolyte of a battery, and expresses an electrolytic action by utilizing the fact that the capsule is damaged by an external force. A simple power supply characterized by being made possible.
[0010]
In addition, the microsensor according to the present invention is a simple power supply in which at least one of a solvent and a solute constituting an electrolyte of a battery is encapsulated, and the capsule can be broken down by an external force to exhibit an electrolytic action. And a transmitting unit connected to the simple power supply and capable of transmitting power by receiving power supply.
[0011]
Further, in the exploration method using the microsensor according to the present invention, the microsensor composed of a simple power supply that generates electric power by receiving an external force and a transmission unit that performs a transmission operation by the power supply is dispersed in the search area. The position of the microsensor can be specified by receiving a signal transmitted by a power generation action by the external force received by the microsensor.
[0012]
Further, the exploration system that can adopt the above method is composed of a simple power supply that generates electric power by receiving an external force and a transmitting unit that performs an operation of transmitting power by generating power from the power supply. It is characterized by comprising a receiver capable of receiving a signal transmitted by a power generation action by the external force received by the microsensor and capable of specifying the position of the microsensor. Furthermore, in the case of performing detection over a wider range, it is preferable to interpose a repeater between the microsensor and the receiver.
[0013]
In addition, as an application range of the search system, the search area can be applied to a security system as a foreign enemy intrusion prevention area. Further, the exploration area can be applied to a disaster prevention system as a crustal deformation area.
[0014]
[Action]
In the simple power supply having the above configuration, at least one of the solvent and the solute constituting the electrolytic material of the battery is encapsulated, and by utilizing the fact that the capsule is broken by an external force, the electrolytic action can be exhibited, thereby reducing the external force. No power is consumed by spontaneous discharge or the like before receiving.
[0015]
Further, in the microsensor, at least one of a solvent and a solute constituting an electrolyte of the battery is encapsulated, and a simple power supply capable of expressing an electrolytic action by utilizing the fact that the capsule is broken by an external force is provided. By providing a transmitter connected to a simple power supply and capable of receiving and supplying power, there is no power consumption until the power is turned on. Since the transmission is performed, there is no need to separately provide a sensor for event determination or a switch for activation, and the sensor can be downsized.
[0016]
Further, as an exploration method using the microsensor, a microsensor consisting of a simple power supply that generates electric power by receiving an external force and a transmission unit that performs an operation of transmitting the power from the power supply is scattered in an exploration area, and the microsensor is used in the exploration area. Since the position of the microsensor can be specified by receiving the signal transmitted by the power generation action by the received external force, it is possible to secure a wide exploration area without arranging the sensor in a long time.
[0017]
Also, a micro-sensor that is composed of a simple power source that generates power by receiving an external force and a transmitting unit that generates a transmission action by generating power from the power source, and is capable of dispersing a large number in the search area, and generating power by the external force received by the micro-sensor in the search area The above method can be realized by providing a receiver capable of specifying the position of the microsensor by receiving a signal transmitted by the operation.
[0018]
Further, by interposing a repeater between the microsensor and the transmission / reception with the receiving base, radio waves can be amplified by the repeater, so that an event can be detected in a wider exploration area, and the microsensor Since the radio wave emitted by the microsensor can be weak, the microsensor can be downsized.
[0019]
Further, as the application range of the above-mentioned exploration system, the exploration area is applied to a security system as an external enemy intrusion prevention area, or the exploration area is applied to a disaster prevention system as a crustal deformation area, so that specifications for various uses can be made.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a simple power supply, a microsensor, and a search system using the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
1A to 1D are diagrams showing a configuration of a simple power supply 20 according to the present embodiment. The simple power supply 20 according to the present embodiment includes a sealed container 10 made of a flexible material, an ion exchange membrane 14 separating the inside of the sealed container 10, and two types of electrolytes A, which are included in the separated spaces. B and the electrodes 16 provided in the respective spaces. Hereinafter, the electrolytic solution A is a divalent and trivalent vanadium solution, and the electrolytic solution B is a tetravalent and pentavalent vanadium solution. When vanadium is used, waste vanadium that has been used can be used as an active material of the electrolytic solution, so that the cost of the electrolytic solution can be reduced.
[0021]
FIG. 1A is a cross-sectional view of the simple power supply 20 according to the first embodiment. The sealed container 10 of the simple power supply 20 is made of a flexible material such as rubber and has a cylindrical shape. The closed container 10 includes an ion exchange membrane 14 that divides an internal space into two along a circular cross section. Electrolyte solutions A and B having different potentials are respectively sealed in the two divided spaces, and a rod-shaped electrode 16 is provided. Further, the electrolyte solution A to be enclosed is enclosed in a non-electrolyte membrane 12 made of vinyl or the like, which is non-ion-exchangeable, less ductile and has good immersion resistance. As a result, the electrolytic solution A and the electrolytic solution B do not conduct electricity through the ion exchange membrane 14 unless the non-electrolytic membrane 12 is damaged. It is preferable that the non-electrolyte film 12 be damaged when an external pressure of about 0.8 MPa or more is applied.
[0022]
In the simple power supply 20 configured as described above, first, the flexible sealed container 10 is pressed by the external pressure. When the pressure transmitted to the non-electrolytic membrane 12 provided in the internal space of the closed container 10 by the compression becomes 0.8 MPa or more, the non-electrolytic membrane 12 is broken. When the electrolytic film 12 is damaged, the contained electrolyte solution A flows out. The outflowing electrolytic solution A fills the space separated by the ion exchange membrane 14. Since the electrolyte B is already filled in the inside of the closed container 10 and the other space via the ion exchange membrane 14, the electrolyte A comes into contact with the ion exchange membrane 14 Through the ion exchange membrane 14, a flow of electrons is generated between the electrolyte solution A and the electrolyte solution B, and power is generated.
[0023]
FIG. 1B shows a second embodiment of the simplified power supply according to this embodiment. The basic configuration and operation of the second embodiment are the same as those of the first embodiment. As a difference, in the first embodiment, only the electrolytic solution A is included in the non-electrolyte film 12 in the space of the closed container 10, whereas the electrolytic solutions A and B are both included in the non-electrolytic film 12. It becomes.
[0024]
With the above-described configuration, the container made of the non-electrolyte film 12 must be broken in each space of the closed container 10. However, since the pressure sensitivity requires certainty, the simple power supply is required. 20 can be prevented from malfunctioning.
FIG. 1C shows a cross-sectional view of a simplified power supply 20 according to a third embodiment. The basic configuration and operation of the third embodiment are also based on the first embodiment, and only different points will be described. A feature of the third embodiment is that a porous moisture absorbing body 18 such as a sponge is provided in each internal space of the closed container 10 so as to be provided with a substance having excellent resistance to immersion in each electrolytic solution. It is. By impregnating the porous wet absorbent body 18 with the electrolytic solution, it is possible to increase the area in contact with the ion exchange membrane 14 even with a small amount of the electrolytic solution.
[0025]
Although the simple power supply 20 of the above embodiment has a cylindrical shape, it is only a suggestion for clarifying the shape, and the shape of the closed container 10 as an exterior is not particularly limited as long as it is a flexible material. You don't have to. Although the internal space of the sealed container 10 is divided along a circular cross section, the space may be divided into tree rings as shown in FIG. 1 (D).
[0026]
FIG. 2 is a schematic diagram showing an embodiment of the microsensor 22 according to the present invention. The microsensor 22 according to the present embodiment includes an antenna 24 for increasing transmission efficiency of a radio wave, a radio wave transmission unit 26 for transmitting the radio wave, and a transmission control unit 28 for controlling the transmission of the radio wave. A simple power supply 20 is provided as a power supply.
[0027]
FIG. 2 is a schematic diagram of the configuration of the present embodiment, and thus details are not shown. However, in actual use, the antenna 24 may be a planar antenna having a pattern formed on a wiring board. Further, the radio wave transmitting unit 26 has a function of transmitting a signal given by the transmission control unit 28 from the antenna 24 as a radio wave. Further, the transmission control unit 28 controls the radio wave transmission unit 26 by receiving power supply from the simple power supply 20. Further, it is preferable that the transmission control unit 28 has signals of at least two or more types of resonance frequency bands. In addition, the micro sensor 22 uses the simple power supply 20 as a power supply, and thus the simple power supply 20 itself serves as a switch for the micro sensor 22 and also serves as a pressure-sensitive sensor. Can be planned.
[0028]
In the microsensor 22 as described above, when a required pressure (about 0.8 MPa or more) is applied to the simple power supply 20, power is generated inside the simple power supply 20 and power is supplied to the transmission control unit 28. The transmission control unit 28 supplied with power sends a signal for transmitting a radio wave of a specific frequency to the radio wave transmission unit 26. The radio wave transmitting unit 26 that has received the signal transmits a radio wave corresponding to the signal via the antenna 24.
[0029]
FIG. 3 shows an outline of the search system according to the present embodiment. The search system according to the present embodiment includes the above-described microsensor 22 and a receiver 30 that receives a radio wave transmitted from the microsensor 22.
It is assumed that there are a plurality of microsensors 22 to be used and there is no limit on the number. At least three or more receivers 30 are installed at arbitrary locations. Although not shown in detail, the plurality of receivers 30 have a common time as an operation reference. In addition, an arithmetic unit for deriving a transmission position from an error of radio waves received by each of the plurality of receivers is provided therein. Further, the receiver 30 can detect its own installation position by mounting a GPS or the like. The micro sensor 22 and the receiver 30 form a search system as described below.
[0030]
When the approach detection is mainly used, the search range is the search area 32. The micro sensor 22 is randomly installed in the search area 32. The microsensor 22 may be installed from the air using a helicopter or the like, or may be installed inside a rocket or the like and applied. At least three or more receivers 30 are provided in the reachable range of the radio wave transmitted by the microsensor 22 near the search area.
[0031]
In the exploration system configured as described above, the pressure required for the activation of the simple power supply 20 described above is applied, for example, by an intruder stepping on a randomly arranged microsensor. Due to the pressurization, the simple power supply 20 enters a power generation state. When the simple power supply 20 generates electric power, the microsensor 22 to which electric power is supplied transmits a radio wave of an arbitrary frequency. The transmitted radio waves are received by at least three of the plurality of receivers 30 arranged. The at least three receivers 30 receive a time lag when receiving the radio waves. The position of the microsensor 22, which is a radio wave transmission source, is calculated from the time lag at the time of radio wave reception. If there is no shift in the radio wave receiving time, the microsensor 22 as the transmission source is located at a position equidistant from the three receivers 30.
[0032]
In the case where a wider range of entry detection is performed, a repeater 44 schematically shown in FIG. 4 may be used. The repeater 44 basically includes an antenna 33, a wireless communication unit 34 for transmitting and receiving radio waves via the antenna 33, an arithmetic unit 38 for controlling transmission and reception of radio waves, and a power supply 42 for supplying power thereto. It has a configuration. The arithmetic unit 38 may be connected to a memory 40 for recording data or the like obtained by transmission and reception of radio waves, or may be connected to an expansion connector 36 used to extend the range of use of the repeater 44. Although not shown, a GPS function may be provided. Since the repeater 44 needs to be kept in a standby state, a conventional battery or the like may be used as the power supply 42 unless it is particularly necessary to reduce the size.
[0033]
The repeaters 44 as described above are arranged at random (at least three or more) as in the arrangement of the microsensors 22 as shown in FIG. When the GPS function is provided by using a plurality of repeaters 44, the number of the receivers 30 may be one.
[0034]
In the search system having the above configuration, when a radio wave is transmitted from the microsensor 22 in the same manner as described above, at least three of the repeaters 44 arranged near the microsensor 22 receive the radio wave. The repeater 44 that has received the radio wave calculates the transmission source in the same manner as the receiver 30 described above. The repeater 44 that has calculated the transmission source transmits data indicating the position of the transmission source to the receiver 30.
[0035]
Although the above exploration system has been described with respect to detection of intrusion in a wide range, it can be used as an exploration system for detecting a rescue signal at the time of a disaster such as an avalanche, landslide, or earthquake. In this case, the microsensor 22 may be worn by an unspecified number of people. For example, if a ski resort is taken as an example, it may be attached to a lift ticket or the like, and the repeater 44 may be provided on a lift post or the like. As a result, even if an accident, injury, or being caught in an avalanche makes it impossible to move, a rescue signal can be transmitted by applying the pressure set to the microsensor 22 or by arbitrarily applying it. .
[0036]
If it is necessary to directly confirm the source of such a rescue signal, a search method can be used in consideration of the amount of Doppler shift used in searching for a sunken ship, marine radar, and the like. In this method, a searcher 46 having a receiver as shown in FIG. 6 performs a search by moving in a field where a microsensor 22 which is a radio wave transmission source is expected to be present.
[0037]
More specifically, for example, a searcher 46 having a receiver is moving at a speed v from the bottom to the top in the figure, and the microsensor 22 that is a radio wave transmission source is shifted in the direction shifted by θ from the movement direction of the searcher 46. Assume that it exists. Although not shown, the receiver in this case includes a Doppler detector, a direction detector, and a display.
[0038]
The Doppler detector receives the rescue signal, converts it into an electric signal, amplifies the electric signal, attenuates a signal outside the detection range by a rectifier, and obtains a Doppler shift amount Δf1. The azimuth detecting unit calculates an ideal Doppler shift amount Δf when the radio wave source is present in the traveling direction of the searcher 46 according to the moving speed v of the searcher 46. The change in the Doppler shift amount is proportional to the change in the travel distance of the searcher 46. The change in the moving distance of the searcher 46 can be obtained by vCOSθ. From the above, the phase angle θ is
(Equation 1)
Can be determined by:
[0039]
The display unit displays the above result. If the direction of travel is reversed as a result of the calculation in the bearing detection unit, this fact is displayed.
In the same manner as described above, a rescue signal can be transmitted at the time of a disaster if the victim is always wearing the one worn at the time of another disaster.
[0040]
In the simple power supply 20 as described above, the flexible power supply includes the sealed container 10 having a flexible structure, and the ion exchange membrane 14 that divides the space in the sealed container 10 into two. Electrolyte solutions having different potentials are sealed, and at least one of the electrolyte solutions is sealed in a film having non-electrolytic properties, and by generating power by receiving a set external force, power consumption during standby is reduced. Since there is no standby time, there is no restriction on the standby time until startup, and power can be supplied when needed. Further, by using vanadium as the electrolyte, vanadium as an active material may be used waste vanadium. Therefore, by using electrolytes having different potentials as vanadium having different oxidation numbers, the cost of the simple power supply 20 is reduced. It becomes possible. Also, a large amount of power can be obtained at one time.
[0041]
Further, by impregnating the porous hygroscopic body 18 with the electrolytic solution, even a small amount of the electrolytic solution can be efficiently brought into contact with the ion exchange membrane 14, and the power generation can be favorably promoted.
Furthermore, in the embodiment, the relay 44 is interposed between the microsensor 22 and the receiver 30 for transmission and reception, so that the radio wave transmitted from the microsensor 22 is transmitted to the relay 44 disposed in the vicinity. Since it is sufficient to reach the level, the power consumption of the microsensor 22 can be suppressed or the microsensor 22 can be downsized. Further, by using the relay 44, a search system over a wider area can be constructed. In addition, as shown in FIG. 7, the microsensor 22 can be connected to various kinds of sensors 48 as needed to expand the use.
[0042]
In the embodiment, the electrolyte is vanadium having a different oxidation number. However, when the microsensor 22 itself requires a large amount of power, for example, without using the relay 44, sodium and sulfur are used as the electrolyte. It is good to do. This makes it possible to supply a large amount of power even if the amount is small. Further, in the embodiment, the ion exchange membrane 14 is provided between the electrolytes A and B. However, if the battery to be generated is a lead storage battery, the electrolyte and the two types of electrodes may be used. Therefore, it is not particularly required.
[0043]
In the embodiment, the external force set for the activation of the simple power supply is set to about 0.8 MPa. However, the present invention is not limited to this. can do. In addition, although the material of the non-electrolytic film 12 is vinyl or the like, any material may be used as long as it is broken by pressure, and may be made of glass or the like. Further, although the electrode 16 has a rod shape, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained by appropriately changing the shape.
[0044]
【The invention's effect】
In the simple power supply as described above, at least one of the solvent and the solute constituting the electrolytic material of the battery is encapsulated, and the capsule is broken by an external force to enable the electrolytic action to be exerted. No power is consumed by spontaneous discharge or the like until the power is received.
[0045]
Further, in the microsensor, at least one of a solvent and a solute constituting an electrolyte of the battery is encapsulated, and a simple power supply capable of expressing an electrolytic action by utilizing the fact that the capsule is broken by an external force is provided. By providing a transmitter connected to a simple power supply and capable of receiving and supplying power, there is no power consumption until the power is turned on. Since the transmission is performed, there is no need to separately provide a sensor for event determination or a switch for activation, and the sensor can be downsized.
[0046]
Further, the exploration system includes a simple power source that generates power by receiving an external force and a transmission unit that performs a transmission operation by generating power from the power source, and a microsensor that can be scattered in a large number in the search area, and a microsensor that receives the microsensor in the search area. By receiving the signal transmitted by the power generation action by the external force and having a receiver capable of specifying the position of the microsensor, without having to spend time on the arrangement of the microsensor, individual Since the microsensor can be manufactured at low cost and the power consumption during standby is only on the receiver side, the running cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a part of an embodiment according to a simplified power supply of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing one embodiment according to the microsensor of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a search system according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing one embodiment of a repeater that can be used in the present invention.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a case where a repeater is used in the search system according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing another embodiment of the search system according to the present invention.
FIG. 7 is a view showing another embodiment according to the microsensor of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference numeral 10: closed container, 12: non-electrolytic membrane, 14: ion exchange membrane, 16: electrode, 18: porous moisture absorber, 20: simple power supply, 22: micro Sensor 24 Antenna 26 Radio transmission unit 28 Transmission control unit 30 Receiver 32 Search area 33 Antenna 34 Wireless communication Unit, 36 ... expansion connector, 38 ... arithmetic unit, 40 ... memory, 42 ... power supply, 44 ... repeater, 46 ... searcher.
