JP2010197117A - Ic tag for temperature measurements - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、人体の体温を含む任意の物体の表面温度を簡単に、しかも正確に計測することができる温度計測用のICタグに関する。 The present invention relates to an IC tag for temperature measurement that can easily and accurately measure the surface temperature of an arbitrary object including the body temperature of a human body.
非接触形のICタグに温度センサを搭載して構成するセンサユニットが提案されている(たとえば特許文献1〜3)。 A sensor unit configured by mounting a temperature sensor on a non-contact type IC tag has been proposed (for example, Patent Documents 1 to 3).
センサユニットは、非接触形の通信用のICチップを搭載するICタグに温度センサを併せて搭載し、ICチップは、外部のリーダライタからの指令電波に応答して、温度センサの検出温度を読み取ってリーダライタに送信することができる。そこで、検出温度を読み取るための温度センサ用の配線を設ける必要がなく、センサユニットの小形化を図ることができるため、たとえば口に含んで使用する体温計や、機械などに組み込む監視システム用などのセンサユニットとして、広く好適に使用することができる。 The sensor unit is also mounted with an IC tag on which an IC chip for non-contact communication is mounted, and the IC chip responds to a command radio wave from an external reader / writer, and detects the temperature detected by the temperature sensor. It can be read and sent to a reader / writer. Therefore, it is not necessary to provide a temperature sensor wiring for reading the detected temperature, and the sensor unit can be miniaturized. For example, a thermometer used in a mouth, a monitoring system incorporated in a machine, etc. As a sensor unit, it can be used widely and suitably.
かかる従来技術によるときは、温度センサをICタグに搭載するだけであるから、温度センサの検出温度が必ずしも正確ではない場合があるという問題があった。たとえば、物体の表面温度を検出する場合、ICタグの絶縁性の基板の表面に温度センサを搭載するだけでは、基板の熱抵抗が過大であるため、物体の表面温度を正しく検出することは極めて難しい。 According to such a conventional technique, since the temperature sensor is only mounted on the IC tag, there is a problem that the temperature detected by the temperature sensor is not always accurate. For example, when detecting the surface temperature of an object, it is extremely difficult to correctly detect the surface temperature of an object because the thermal resistance of the substrate is excessive if only a temperature sensor is mounted on the surface of the insulating substrate of the IC tag. difficult.
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、熱的に一体の検出電極、補助電極をそれぞれ基板の表面側、裏面側に設けることによって、容易に検出精度の向上を図ることができる温度計測用のICタグを提供することにある。 In view of the problems of the prior art, an object of the present invention is to easily improve detection accuracy by providing a thermally integrated detection electrode and auxiliary electrode on the front surface side and back surface side of the substrate, respectively. An object is to provide an IC tag for temperature measurement.
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、非接触形の通信用のICチップを搭載し、ICチップ用のアンテナを形成する絶縁性の基板と、基板の表面に形成する検出電極と、基板の裏面に形成し、検出電極と熱的に一体の補助電極と、基板の表面に搭載する温度センサとを備えてなり、温度センサは、検出電極、補助電極を介して物体の表面温度を検出し、ICチップは、内蔵のAD変換器を介して温度センサの検出温度を読み取ることをその要旨とする。 In order to achieve the above object, the configuration of the present invention includes a non-contact communication IC chip, an insulating substrate for forming an IC chip antenna, a detection electrode formed on the surface of the substrate, An auxiliary electrode that is formed on the back surface of the substrate and is thermally integrated with the detection electrode, and a temperature sensor that is mounted on the surface of the substrate, and the temperature sensor detects the surface temperature of the object via the detection electrode and the auxiliary electrode. The gist of the detection is that the IC chip reads the temperature detected by the temperature sensor via the built-in AD converter.
なお、基板には、外気温度を検出する補助温度センサを搭載し、ICチップは、AD変換器を介して補助温度センサの検出温度を読み取ることができ、補助温度センサは、検出電極に対し、熱的に独立させながら電気的に接続することができる。 The substrate is equipped with an auxiliary temperature sensor that detects the outside air temperature, and the IC chip can read the temperature detected by the auxiliary temperature sensor via the AD converter. It can be electrically connected while being thermally independent.
また、基板は、フレキシブル基板とし、補助電極は、放射状に形成してもよく、検出電極、補助電極は、スルーホールめっきを有するビアホールを介して連結してもよい。 The substrate may be a flexible substrate, the auxiliary electrodes may be formed radially, and the detection electrode and the auxiliary electrode may be connected via via holes having through-hole plating.
かかる発明の構成によるときは、基板の裏面側を物体の表面に貼着すると、補助電極が物体の表面に密着し、補助電極の温度が物体の表面温度に一致する一方、補助電極と熱的に一体の検出電極が補助電極と同一温度になって平衡する。そこで、温度センサは、検出電極、補助電極を介して物体の表面温度を正確に検出することができ、ICチップは、内蔵のAD変換器を介して温度センサの検出温度を読み取り、物体の表面温度を計測することができる。なお、ICチップは、外部のリーダライタからの指令電波によって作動用の電力が供給され、指令電波に応答して温度センサの検出温度を読み取り、外部のリーダライタに送信することができる。ただし、温度センサは、たとえばサーミスタの他、サーモパイルなどであってもよく、C−MOS温度センサのような半導体形温度センサであってもよい。また、AD変換器は、それをICチップに内蔵させて全体サイズを小形化することができるが、基板上に搭載してICチップに外付けしてもよい。 When the back surface side of the substrate is adhered to the surface of the object, the auxiliary electrode is in close contact with the surface of the object, and the temperature of the auxiliary electrode matches the surface temperature of the object. The detection electrode integrated with the auxiliary electrode is equilibrated at the same temperature as the auxiliary electrode. Therefore, the temperature sensor can accurately detect the surface temperature of the object via the detection electrode and the auxiliary electrode, and the IC chip reads the detection temperature of the temperature sensor via the built-in AD converter to detect the surface of the object. Temperature can be measured. The IC chip is supplied with operating power by a command radio wave from an external reader / writer, can read the temperature detected by the temperature sensor in response to the command radio wave, and can transmit it to the external reader / writer. However, the temperature sensor may be, for example, a thermistor, a thermopile, or a semiconductor temperature sensor such as a C-MOS temperature sensor. The AD converter can be built in the IC chip to reduce the overall size, but it may be mounted on the substrate and externally attached to the IC chip.
検出電極は、温度センサの検出温度が風などの外乱によって極端に変動することがないように、所定以上の熱容量を有するものとし、少なくともICチップの数10倍以上の大面積に形成することが好ましい。また、補助電極は、物体の表面温度を適切に反映させるために、検出電極より十分大面積に形成するものとする。一方、検出電極、補助電極は、それぞれ基板の表面側、裏面側において、互いに重なり合うように配置するものとし、ICチップ用のアンテナは、検出電極、補助電極を内部に含む螺旋状として、十分大きな開口面積を実現するものとする。なお、基板の裏面側には、物体の表面に貼着するための粘着剤を付設してもよい。 The detection electrode has a heat capacity of a predetermined value or more so that the detection temperature of the temperature sensor does not fluctuate extremely due to disturbance such as wind, and may be formed in a large area at least several tens of times that of the IC chip. preferable. In addition, the auxiliary electrode is formed in a sufficiently larger area than the detection electrode in order to appropriately reflect the surface temperature of the object. On the other hand, the detection electrode and the auxiliary electrode are arranged so as to overlap each other on the front side and the back side of the substrate, respectively, and the antenna for the IC chip is sufficiently large as a spiral shape including the detection electrode and the auxiliary electrode inside. The opening area shall be realized. In addition, you may attach the adhesive for sticking to the surface of an object on the back surface side of a board | substrate.
外気温度を検出する補助温度センサを基板の表面に搭載すれば、ICチップは、補助温度センサの検出温度を読み取り、温度センサの検出温度とともに外部のリーダライタに送信することができる。そこで、リーダライタ側では、両者の検出温度の差を算出することにより、物体の表面温度を外気温度に対する上昇値または下降値として正確に測定することができる。なお、補助温度センサは、熱的に独立させて検出電極に電気的に接続することにより、物体の表面温度に起因する測定誤差を生じるおそれがない。補助温度センサは、温度センサと同様の各種のものが使用可能である。 If an auxiliary temperature sensor for detecting the outside air temperature is mounted on the surface of the substrate, the IC chip can read the temperature detected by the auxiliary temperature sensor and transmit it to the external reader / writer together with the temperature detected by the temperature sensor. Therefore, on the reader / writer side, by calculating the difference between the detected temperatures of the two, the surface temperature of the object can be accurately measured as an increase value or a decrease value with respect to the outside air temperature. Note that the auxiliary temperature sensor is electrically connected to the detection electrode in a thermally independent manner, so that there is no possibility of causing a measurement error due to the surface temperature of the object. Various auxiliary temperature sensors similar to the temperature sensor can be used.
フレキシブル基板は、曲面状の物体の表面にも簡単に貼着可能である。このとき、放射状の補助電極は、大面積に形成しても、基板の湾曲に容易に追随させることができる。 The flexible substrate can be easily attached to the surface of a curved object. At this time, even if the radial auxiliary electrode is formed in a large area, it can easily follow the curvature of the substrate.
検出電極、補助電極は、スルーホールめっきを有するビアホールを介し、熱的に一体に連結することができる。なお、このようなビアホールは、検出電極、補助電極の共通の中心を含むようにして、1または2以上を設けることが好ましい。 The detection electrode and the auxiliary electrode can be thermally coupled together via a via hole having through-hole plating. In addition, it is preferable that one or two or more such via holes are provided so as to include a common center of the detection electrode and the auxiliary electrode.
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
温度計測用のICタグは、円形の基板21の表面側に搭載する非接触形の通信用のICチップ11、温度センサ12、補助温度センサ13を主要部材としてなる(図1、図2)。
The IC tag for temperature measurement mainly includes a non-contact
基板21の表面側の周辺部には、ICチップ11用のアンテナ14が形成され、中心部には、温度センサ12用の検出電極15が形成されている。なお、温度センサ12、補助温度センサ13は、たとえばサーミスタである。
An
基板21は、絶縁性のフレキシブル基板である。基板21の表面側には、アンテナ14、検出電極15を含む所定の導電パターンが形成されている。アンテナ14は、円形の螺旋状に形成され、アンテナ14の両端は、ICチップ11に接続されている。検出電極15は、基板21の中心部に所定の面積に形成されており、ICチップ11に接続されている。温度センサ12の一端は、検出電極15に接続され、他端は、ICチップ11に接続されている。また、補助温度センサ13の一端は、ICチップ11に接続され、他端は、微細幅の屈曲パターン13aを介して検出電極15に接続されている。なお、屈曲パターン13aは、補助温度センサ13と検出電極15との間に介装され、検出電極15に対し、補助温度センサ13を熱的に独立させながら電気的に接続している。
The
基板21の裏面側の中心部には、放射状の補助電極16が形成されている(図3)。補助電極16は、円形の中心部16aのまわりに複数の枝部16b、16b…を径方向に放射状に形成している。中心部16aは、基板21の表面側の検出電極15と重なっており、検出電極15を含む大きさを有するものとする。なお、補助電極16の外側には、粘着剤17が基板21にリング状に付設されている。
A radial
検出電極15、補助電極16は、スルーホールめっき18aを有する複数のビアホール18、18…を介し、熱的に一体に連結されている(図1、図2)。なお、ビアホール18、18…の1個は、基板21、検出電極15、補助電極16の共通の中心に開口されており、他の2個は、温度センサ12の近傍において、温度センサ12に対して対称的に配置されている。ただし、ビアホール18は、図示の3個に限らず、検出電極15、補助電極16の中心の1個を含む任意の個数を設けることができる。
The
図4は、ICチップ11の内部構成を含む全体ブロック系統図である。
FIG. 4 is an overall block system diagram including the internal configuration of the
アンテナ14の両端は、ICチップ11内の整流回路11aに接続されている。また、アンテナ14の両端には、共振用のコンデンサCが接続されている。整流回路11aの出力は、電源回路11b、受信回路11cに分岐接続され、電源回路11bの出力は、電圧Vの作動用の電力としてICチップ11内の各部に供給されている。
Both ends of the
受信回路11cの出力は、マイクロコンピュータ11dに接続され、マイクロコンピュータ11dの出力は、送信回路11eを介してアンテナ14の一端に接続されている。なお、温度センサ12、補助温度センサ13の各一端は、切換スイッチSW、AD変換器11fを介してマイクロコンピュータ11dに接続されており、補助温度センサ13の他端は、検出電極15を介してICチップ11内で接地され、補助温度センサ13の他端は、屈曲パターン13aを介して検出電極15に接続されている。検出電極15には、補助電極16が熱的に連結されている。
The output of the
かかる温度計測用のICタグは、基板21の裏面側の粘着剤17を介して任意の物体の表面に貼着すると、補助電極16が物体の表面に密着し、温度センサ12は、検出電極15、補助電極16を介して物体の表面温度を検出することができる。また、補助温度センサ13は、物体の表面温度に拘らず、外気温度を検出する。
When such an IC tag for temperature measurement is attached to the surface of an arbitrary object via the adhesive 17 on the back surface side of the
一方、ICチップ11は、アンテナ14を介して外部の図示しないリーダライタからの指令電波を受信すると、整流回路11a、電源回路11bを介して各部に電圧Vの作動用の電力が供給される。そこで、受信回路11cは、指令電波に含まれるコマンドをデコードしてマイクロコンピュータ11dに送出し、マイクロコンピュータ11dは、切換スイッチSWを操作することにより、AD変換器11fを介して温度センサ12、補助温度センサ13の各検出温度を読み取り、物体の表面温度、外気温度を計測することができる。
On the other hand, when the
また、マイクロコンピュータ11dは、送信回路11e、アンテナ14を介し、このようにして読み取った物体の表面温度、外気温度をリーダライタに送信し、リーダライタ側では、物体の表面温度、外気温度の差を計算して外気温度に対する物体の表面温度の上昇値または下降値を計測することができる。なお、送信回路11eは、リーダライタからの指令電波を負荷変調することにより、マイクロコンピュータ11dからの送信データをリーダライタに送信する。
Further, the
以上の説明において、補助温度センサ13は、これを省略してもよい。また、マイクロコンピュータ11dは、温度センサ12、補助温度センサ13の各検出温度を個別にリーダライタに送信するに代えて、各検出温度の差を算出してリーダライタに送信してもよい。
In the above description, the
なお、ICチップ11は、基板21上の電池によって駆動するアクティブ形のICタグとして構成し、たとえば一定時間ごとに物体の表面温度を計測して図示しないメモリにデータを蓄積し、リーダライタからの指令電波に対応して蓄積データを一挙に送信するように動作させてもよい。ただし、このときも、補助温度センサ13による外気温度の計測、蓄積を併せて実行してもよく、それを省略してもよい。
The
また、基板21は、円形に代えて、正方形、長方形、任意の多角形などに形成することができる。
Further, the
この発明は、体温計の他、各種の食品、機械部品などの任意の物品の温度管理システム用の温度検出素子として広く好適に使用することができる。 The present invention can be widely and suitably used as a temperature detection element for a temperature management system of an arbitrary article such as various foods and machine parts in addition to a thermometer.
11…ICチップ
11f…AD変換器
12…温度センサ
13…補助温度センサ
14…アンテナ
15…検出電極
16…補助電極
18…ビアホール
18a…スルーホールめっき
21…基板
特許出願人 株式会社 エフ・イー・シー
代理人 弁理士 松 田 忠 秋
DESCRIPTION OF
Patent Applicant FCE Co., Ltd.
Attorney Tadaaki Matsuda, Attorney
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009040111A JP2010197117A (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Ic tag for temperature measurements |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009040111A JP2010197117A (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Ic tag for temperature measurements |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2010197117A true JP2010197117A (en) | 2010-09-09 |
Family
ID=42822000
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2009040111A Pending JP2010197117A (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Ic tag for temperature measurements |
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2009
- 2009-02-24 JP JP2009040111A patent/JP2010197117A/en active Pending
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