JP2019168231A - 荷重センサ、荷重検出システム及び荷重検出処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡単で単価を安くでき、使い切りの用途にも適した荷重センサ、荷重検出システム及び荷重検出処理装置を提供する。【解決手段】荷重センサ（１）において、対象物から受ける荷重によりアンテナ（３）の一部を構成する導電性ゴム（９）が可逆的に変形する。導電性ゴムは、ゴム基材（９ａ）に導電性材料（９ｂ）を分散させて構成されている。導電性ゴムの変形により外部から受信した電波に応じて送信される反射波の共振周波数又は電波強度の少なくもいずれか一方が変化する。反射波の受信信号強度情報を測定し、その出力に基づいて荷重を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、荷重センサ、荷重検出システム及び荷重検出処理装置に関する。

ＲＦＩＤを応用した管理対象物の質量を常時監視し、残量が所定値以下になったら自動的に発注するシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のＲＦＩＤタグは、管理対象物の質量の変化を電気量の変化として検出する重量センサと、当該重量センサの検出値（電圧）を質量情報に変換するＡ／Ｄ変換回路と、質量情報をアンテナから送信するＲＦＩＤ送受信部と、を具備する。

特開２００７−９４８６４号公報

近年、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）の進展により、様々な物から受ける荷重を検出する荷重センサをあらゆる場所に設置し、多くの荷重情報を収集し、活用することが検討されている。特に、荷重センサを使い切り（使い捨て、ワンウェイ、１回限りの使用等ともいう）とすることができれば、荷重センサの応用がいっそう広がることが期待される。

特許文献１に記載のＲＦＩＤタグは、パッシブ型であり電池が不要である点で優れているが、重量センサの検出値を質量情報に変換するＡ／Ｄ変換回路が必須であり、その構成が複雑である。このため、重量センサの単価が高くなり、使い切りの用途に適していないという課題がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、構成が簡単で単価を安くでき、使い切りの用途にも適した荷重センサ、荷重検出システム及び荷重検出処理装置を提供することを目的とする。

本発明の荷重センサの一態様は、対象物から受ける荷重により可逆的に変形し、当該変形により外部から受信した電波に応じて送信される反射波の共振周波数又は電波強度の少なくもいずれか一方が変化するアンテナを備えることを特徴とする。

この構成により、アンテナの他にセンサデバイスを設けること、及び、センサデバイスの検出値を荷重情報に変換するＡ／Ｄ変換回路を設けることの両方が不要になるので、荷重センサの構成を簡単にし、コストを安くでき、使い切りの用途にも適するようになる。

本発明の荷重センサの一態様において、前記アンテナは、導電性を有する弾性体で少なくとも一部が構成され、前記弾性体が変形して前記共振周波数又は前記電波強度の少なくもいずれか一方が変化することが好ましい。

本発明の荷重センサの一態様において、前記アンテナは、その等価回路においてリアクタンス成分（Ｒ）、インダクタンス成分（Ｌ）及びキャパスタンス成分（Ｃ）の少なくともいずれか一つが変化したことにより、前記共振周波数又は前記電波強度の少なくもいずれか一方が変化することが好ましい。

本発明の荷重センサの一態様において、前記アンテナは複数の断片からなり、前記アンテナが前記複数の断片が互いに接触又は離間したことにより前記共振周波数が変化することが好ましい。

本発明の荷重検出システムの一態様は、対象物から受ける荷重により可逆的に変形し、当該変形により外部から受信した電波に応じて送信される反射波の共振周波数又は電波強度の少なくもいずれか一方が変化するセンサ用アンテナを備えた荷重センサと、前記電波を前記荷重センサへ送信し、且つ、前記荷重センサから送信された前記反射波を受信し、前記反射波の受信信号強度情報を出力するリーダ装置から出力された前記受信信号強度情報に基づいて前記対象物の荷重を検出する荷重検出処理装置と、を具備することを特徴とする。

この構成により、アンテナの他にセンサデバイスを設けること、及び、センサデバイスの検出値を荷重情報に変換するＡ／Ｄ変換回路を設けることの両方が不要になるので、荷重センサの構成を簡単にし、コストを安くでき、使い切りの用途にも適するようになる。

本発明の荷重検出システムの一態様において、前記センサ用アンテナは、導電性を有する弾性体で少なくとも一部が構成され、前記弾性体が変形して前記反射波の前記共振周波数又は前記電波強度の少なくもいずれか一方が変化することが好ましい。

本発明の荷重検出システムの一態様において、前記センサ用アンテナは、その等価回路においてリアクタンス成分（Ｒ）、インダクタンス成分（Ｌ）及びキャパスタンス成分（Ｃ）の少なくともいずれか一つが変化したことにより、前記反射波の前記共振周波数又は前記電波強度の少なくもいずれか一方が変化することが好ましい。

本発明の荷重検出システムの一態様において、前記センサ用アンテナは複数の断片からなり、前記センサ用アンテナが前記複数の断片が互いに接触又は離間したことにより前記反射波の前記共振周波数が変化することが好ましい。

本発明の荷重検出システムの一態様において、前記荷重センサは、前記荷重により変形せず、外部から受信した前記電波に応じて反射波を送信する参照用アンテナをさらに具備することが好ましい。

本発明の荷重検出システムの一態様において、前記荷重センサを複数具備し、前記荷重センサの各々は、前記反射波を利用して、前記センサ用アンテナから当該センサ用アンテナに固有の第１の識別情報を送信するとともに、前記参照用アンテナから当該参照用アンテナに固有の第２の識別情報を送信し、前記リーダ装置は、前記荷重センサの各々から受信した前記反射波から前記第１の識別情報又は前記第２の識別情報を検出し、検出された前記第１の識別情報又は前記第２の識別情報と当該反射波の前記受信信号強度情報とを関連付けたデータ群を出力し、前記荷重検出処理装置は、前記荷重センサの各々に対応する前記第１の識別情報及び前記第２の識別情報を互いに対応付けして予め記憶し、前記予め記憶された前記第１の識別情報及び前記第２の識別情報に基づいて、前記データ群から同一の前記荷重センサの前記センサ用アンテナ及び前記参照用アンテナから送信された前記反射波の前記受信信号強度情報を特定し、特定された前記センサ用アンテナからの前記反射波の前記受信信号強度情報及び前記参照用アンテナからの前記反射波の前記受信信号強度情報との差分に基づいて、前記荷重を検出することが好ましい。

本発明の荷重検出処理装置の一態様は、リーダ装置に、対象物から受ける荷重により可逆的に変形し、当該変形により外部から受信した電波に応じて送信される反射波の共振周波数及び電波強度の少なくともいずれか一方が変化するセンサ用アンテナを備える荷重センサに対して、前記電波を送信させ、且つ、前記荷重センサから送信された前記反射波を受信させ、前記反射波の受信信号強度情報を出力させるリーダ制御部と、前記リーダ装置から出力された前記受信信号強度情報に基づいて前記荷重を検出する荷重検出部と、を具備することを特徴とする。

この構成により、リーダ装置に、一般的な市販で入手可能なＲＦＩＤリーダを利用できるので、構成が簡単でコストが安い荷重センサを用いて対象物の荷重を検出するシステムを、開発コストを抑えながら容易に実現することができる。

本発明の荷重検出処理装置の一態様において、前記荷重センサが、前記荷重により変形せず、外部から受信した前記電波に応じて反射波を送信する参照用アンテナをさらに備え、且つ、前記反射波を利用して、前記センサ用アンテナから当該センサ用アンテナに固有の第１の識別情報を送信するとともに、前記参照用アンテナから当該参照用アンテナに固有の第２の識別情報を送信し、前記リーダ制御部は、前記リーダ装置が、前記荷重センサの各々から受信した前記反射波から前記第１の識別情報又は前記第２の識別情報を検出し、検出された前記第１の識別情報又は前記第２の識別情報と当該反射波の前記受信信号強度情報とを関連付けたデータ群を取得し、前記荷重検出部は、予め対応付けられた、前記荷重センサの各々に対応する前記第１の識別情報及び前記第２の識別情報に基づいて、前記データ群から同一の前記荷重センサの前記センサ用アンテナ及び前記参照用アンテナから送信された前記反射波の前記受信信号強度情報を特定し、特定された前記センサ用アンテナからの前記反射波の前記受信信号強度情報及び前記参照用アンテナからの前記反射波の前記受信信号強度情報との差分に基づいて、前記荷重を検出することが好ましい。

本発明によれば、構成が簡単で単価を安くでき、使い切りの用途にも適した荷重センサ、荷重検出システム及び荷重検出処理装置を提供することができる。

第１実施形態に係る荷重センサを示す模式図である。 第１実施形態に係る荷重センサを備えたコースターを示す模式図である。 第１実施形態に係る荷重センサを備えたコースターに対象物を載置した状態を示す模式図である。 第１実施形態に係る荷重センサを用いた荷重検出システムを示す模式図である。 第１実施形態に係る荷重検出処理装置のリーダ制御部及び荷重検出部での処理を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る荷重検出処理装置を実現するコンピュータの機能構成の一例を示すブロック図である。 第２実施形態に係る荷重センサを示す模式図である。 第２実施形態に係る荷重センサを示す模式図である。 第２実施形態に係る荷重センサからの反射波のＲＳＳＩと荷重との関係を示すグラフである。 第３実施形態に係る荷重センサの要部を示す模式図である。 第３実施形態に係る荷重センサからの反射波のＲＳＳＩと荷重との関係を示すグラフである。

以下、本発明の複数の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施の形態に限定されるものではなく、その発明の趣旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

（本発明の概要）
本発明者らは、パッシブ型ＲＦＩＤを利用しながらも荷重センサの構成をより簡単にし、荷重センサを使い切りの用途に適した構成とすべく鋭意検討した。その結果、パッシブ型ＲＦＩＤタグが備えたアンテナを、対象物から受ける荷重により可逆的に変形し、当該変形により外部から受信した電波に応じて送信される反射波の電波強度が変化するような構成とすることにより、荷重センサとして利用できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の荷重センサの一態様は、対象物から受ける荷重により可逆的に変形し、当該変形により外部から受信した電波に応じて送信される反射波の共振周波数又は電波強度の少なくもいずれか一方が変化するアンテナを備えることを特徴とする。

アンテナにおいて、対象物から受ける荷重による変形により共振周波数又は電波強度の少なくもいずれか一方を変化させるには、例えば、以下の２つの方法（１）、（２）が挙げられる。

（１）アンテナの等価回路においてリアクタンス成分（Ｒ）、インダクタンス成分（Ｌ）及びキャパスタンス成分（Ｃ）の少なくともいずれか一つを変化させ、アンテナの共振周波数及び電波強度の少なくとも一方を変化させる。ここで、例えば、アンテナを、導電性を有する弾性体（以下、導電性弾性体と記載する）で少なくとも一部を構成し、導電性弾性体が変形して、共振周波数又は前記電波強度の少なくもいずれか一方を変化させることができる。

（２）アンテナの長さを変化させ、その共振周波数を変化させる。ここで、アンテナの長さの変化は、例えば、アンテナを複数の断片で構成し、複数の断片が互いに接触又は離間したことにより、生じさせることができる。

このような荷重センサに対し、電波（以下、質問波と記載する）を送信すると、荷重センサのアンテナが質問波を受信する。アンテナは、受信した質問波に応じて反射波を送信する。アンテナは、対象物から受ける荷重により可逆的に変形し、当該変形により反射波の共振周波数又は電波強度の少なくもいずれか一方が変化するように構成されている。ししたがって、反射波の共振周波数又は電波強度の少なくとも一方が、アンテナが受ける荷重により変化する。

したがって、荷重センサからの反射波を受信し、その受信信号強度情報（以下、ＲＳＳＩと記載する）を取得すれば、それに基づいて荷重アンテナが受ける荷重を検出することができる。

このような本発明の荷重センサの一態様の構成によれば、アンテナの他にセンサデバイスを設けること、及び、センサデバイスの検出値を荷重情報に変換するＡ／Ｄ変換回路を設けることの両方が不要になるので、荷重センサの構成を簡単にし、コストを安くでき、使い切りの用途にも適するようになるという効果を奏する。

また、本発明者らは、上述のような本発明の荷重センサの一態様を用いた荷重検出システムを検討した。荷重センサからの反射波は、一般的なＲＦＩＤタグからの反射波と同様である。そこで、リーダ装置を、一般的なＲＦＩＤリーダと同様に、反射波を受信して反射波のＲＳＳＩを出力するように構成し、リーダ装置から出力されたＲＳＳＩに基づいて対象物から受ける荷重を検出する荷重検出処理装置を設けることを見出した。これにより、荷重検出処理装置において、アンテナから送信された反射波の共振周波数の変化及び／又は電波強度の変化に起因するＲＳＳＩの変化に基づいて、対象物の荷重を検出することが可能になる。

このように、本発明の荷重検出システムの一態様は、対象物から受ける荷重により可逆的に変形し、当該変形により外部から受信した電波に応じて送信される反射波の共振周波数又は電波強度の少なくもいずれか一方が変化するセンサ用アンテナを備えた荷重センサと、前記電波を前記荷重センサへ送信し、且つ、前記荷重センサから送信された前記反射波を受信し、前記反射波の受信信号強度情報を出力するリーダ装置から出力された前記受信信号強度情報に基づいて前記対象物の荷重を検出する荷重検出処理装置と、を具備することを特徴とする。

また、本発明の荷重検出処理装置の一態様は、リーダ装置に、対象物から受ける荷重により可逆的に変形し、当該変形により外部から受信した電波に応じて送信される反射波の共振周波数及び電波強度の少なくともいずれか一方が変化するセンサ用アンテナを備える荷重センサに対して、前記電波を送信させ、且つ、前記荷重センサから送信された前記反射波を受信させ、前記反射波の受信信号強度情報を出力させるリーダ制御部と、前記リーダ装置から出力された前記受信信号強度情報に基づいて前記荷重を検出する荷重検出部と、を具備することを特徴とする。

また、本発明の荷重検出方法の一態様は、リーダ装置に、対象物から受ける荷重により可逆的に変形し、当該変形により外部から受信した電波に応じて送信される反射波の共振周波数及び電波強度の少なくともいずれか一方が変化するセンサ用アンテナを備える荷重センサに対して、前記電波を送信させる工程と、前記荷重センサから送信された前記反射波を受信させ、前記反射波の受信信号強度情報を出力させる工程と、前記リーダ装置から出力された前記受信信号強度情報に基づいて前記荷重を検出する工程と、を具備することを特徴とする。

また、本発明の荷重検出プログラムの一態様は、コンピュータに、リーダ装置に、対象物から受ける荷重により可逆的に変形し、当該変形により外部から受信した電波に応じて送信される反射波の共振周波数及び電波強度の少なくともいずれか一方が変化するセンサ用アンテナを備える荷重センサに対して、前記電波を送信させる手順と、前記荷重センサから送信された前記反射波を受信させ、前記反射波の受信信号強度情報を出力させる手順と、前記リーダ装置から出力された前記受信信号強度情報に基づいて前記荷重を検出する手順と、を実行させることを特徴とする。

これらのような構成によれば、リーダ装置に、一般的な市販で入手可能なＲＦＩＤリーダを利用できるので、構成が簡単でコストが安い荷重センサを用いて対象物の荷重を検出するシステムを、開発コストを抑えながら容易に実現することができるという効果を奏する。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１の実施の形態（以下、第１実施形態と記載する）に係る荷重センサ、荷重検出システム及び荷重検出処理装置について、図１〜図６を参照して説明する。

図１は、第１実施形態に係る荷重センサを示す模式図である。図１Ａは、荷重センサの平面図であり、図１Ｂは、荷重センサの側面図であり、図１Ｃは、荷重センサの部分断面図である。

図１Ａ〜図１Ｃに示すように、荷重センサ１は、センサアンテナ部３を備える。センサアンテナ部３は、２つのアンテナ基板５、７を、導電性弾性体の一例である導電性ゴム９で連結して構成されている。

アンテナ基板５、７の表面には、アンテナ導体１１、１３が夫々所望のパターンで形成されている。図１Ａに示すアンテナ導体１１、１３のパターンは一例であり、特にこれに限定されない。

アンテナ導体１１、１３は、導電性ゴム９に電気的に接続され、導電性ゴム９及びアンテナ導体１１、１３が一体となってアンテナとして機能する。

導電性ゴム９は、対象物からの荷重を受けて抵抗値及びキャパシタンス（静電容量）の少なくともいずれか一方が変化する性質を持つ。導電性ゴム９は、例えば、図１Ｃに示すように、ゴム基材９ａに導電性材料９ｂを分散させたものである。導電性材料は、例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン及び金属粉末であるが、特に限定されない。

導電性ゴム９に対象物の荷重が加わり、導電性ゴム９が圧縮されると、導電性材料９ｂの粗密が変わり、導電性材料９ｂ間の距離が狭くなり、又は、導電性材料９ｂが互いに接触する。これにより、導電性ゴム９の抵抗値及び／又はキャパシタンスが変化する。この結果、導電性ゴム９及びアンテナ導体１１、１３で構成されるセンサアンテナ部３の全体で見たとき、その等価回路におけるリアクタンス成分（Ｒ）及びキャパスタンス成分（Ｃ）の少なくともいずれか一つが変化するので、センサアンテナ部３の共振周波数又は電波強度の少なくもいずれか一方が変化する。

また、一方のアンテナ基板５には、ＩＣチップ１５が設けられ、アンテナ導体１１に電気的に接続されている。ＩＣチップ１５は、少なくとも記憶部の一例であるメモリ（不図示）を備えている。メモリは、センサアンテナ部３に固有の識別情報の一例であるセンサＩＤを記憶している。これにより、後述のセンサアンテナ部３からの反射波を利用してセンサＩＤを送信することができるように構成されている。

なお、ＩＣチップ１５は、一般的なパッシブ型ＲＦＩＤタグが備えているＲＦＩＤ送受信部を備えていてもよい。

図２は、第１実施形態に係る荷重センサ１を備えたコースターを示す模式図である。図２Ａはコースターの平面図であり、図２Ｂはコースターの断面図である。図２Ａにおいて、コースター（後述）の載置台（後述）及び外枠（後述）を仮想線で示し、載置台及び外枠の内部にある荷重センサ１及びリファレンスアンテナ（後述）の構成を実線で示している。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、荷重センサ１が、コースター２１の外枠２３の底面２３ａの上に、スペーサ２５、２７、２９、３１を介して設置されている。

荷重センサ１の導電性ゴム９の上面には、例えば絶縁材料で構成された載置台３３が取り付けられている。これにより、載置台３３の上に載置される対象物からの荷重が導電性ゴム９に加わるように構成される。

一方、スペーサ２７、２９により荷重センサ１と外枠２３の底面２３ａとの間に設けられた空間には、本発明の参照用アンテナの一例であるリファレンスアンテナ部４１が設置されている。第１実施形態では、センサアンテナ部３、及び、リファレンスアンテナ部４１は、荷重センサ１の一部を構成している。センサアンテナ部３及びリファレンスアンテナ部４１は、図２Ａに示すように略十文字形に配置されているが、特に限定されない。

リファレンスアンテナ部４１は、１つのアンテナ基板４３を備えている。アンテナ基板４３の表面には、アンテナ導体４５が所望のパターンで形成されている。図２Ａに示すアンテナ導体４５のパターンは一例であり、特にこれに限定されない。

リファレンスアンテナ部４１のアンテナ導体４５がアンテナとして機能する。アンテナ導体４５の等価回路におけるリアクタンス成分（Ｒ）及びキャパシタンス成分（Ｃ）を、荷重センサ１の導電性ゴム９に荷重がかからず変形していない場合の、センサアンテナ部３の共振周波数及び電波強度と同一になるように構成する。

上述のように、リファレンスアンテナ部４１は、その設置箇所及びその構成により、対象物から荷重を受けることなく質問波に応じて反射波を送信する。また、当該反射波は、荷重センサ１において、導電性ゴム９に荷重がかからないときの、荷重センサ１から送信される反射波と同じ特性を示す。

また、アンテナ基板４３には、ＩＣチップ４７が設けられ、アンテナ導体４５に電気的に接続されている。ＩＣチップ４７は、ＩＣチップ１５と同様の構成からなる。ＩＣチップ４７のメモリは、リファレンスアンテナ部４１に固有の識別情報の一例であるリファレンスＩＤを記憶している。これにより、アンテナ導体４５からの反射波を利用してリファレンスＩＤを送信することができるように構成されている。

図３は、第１実施形態に係る荷重センサ１を備えたコースター２１に、対象物を載置した状態を示す模式図である。図３に示すように、対象物５１は、グラス５３に飲み物５５が注ぎ入れられたものである。対象物５１の質量は、飲み物５５の量に応じて変化する。対象物５１は、コースター２１の載置台３３の上に置かれる。対象物５１の質量に相当する荷重が、載置台３３を介してセンサアンテナ部３の導電性ゴム９に加わると、導電性ゴム９が変形する。

図４は、第１実施形態に係る荷重センサ１を用いた荷重検出システムを示す模式図である。図４に示す荷重検出システム６１は、複数のコースター２１−１、２１−２、２１−３、２１−４と、これらの夫々が備える荷重センサ１のセンサアンテナ部３（図１、２参照）及びリファレンスアンテナ部４１（図２参照）との間で電波を送受信するリーダ用アンテナ６３と、リーダ用アンテナ６３からの電波の送受信を行わせるリーダ装置６５と、リーダ装置６５の制御及び各荷重センサ１への荷重を検出する荷重検出処理装置６７を具備する。

荷重検出システム６１では、複数のコースター２１−１、２１−２、２１−３、２１−４に載置されたグラス５３−１、５３−２、５３−３、５３−４の収容物である飲み物５５（図３参照）による荷重を示す荷重情報を取得し、それに基づいた飲み物５５の注文を行うオーダ管理を行うことを目的としている。

リーダ装置６５は、一般的に市販で入手可能なＲＦＩＤリーダと同様の構成からなる。リーダ装置６５は、特定の周波数の質問波を、複数のコースター２１−１、２１−２、２１−３、２１−４が備えるセンサアンテナ部３及びリファレンスアンテナ部４１に送信する。また、質問波に応じてセンサアンテナ部３及びリファレンスアンテナ部４１が送信した反射波を受信する。

また、リーダ装置６５は、複数のセンサアンテナ部３及びリファレンスアンテナ部４１の各々からの反射波の強度を測定し、ＲＳＳＩを荷重検出処理装置６７へ出力する。このとき、リーダ装置６５は、反射波から荷重センサ１のセンサアンテナ部３のセンサＩＤ又はリファレンスアンテナ部４１のリファレンスＩＤを検出し、検出されたセンサＩＤ又はリファレンスＩＤと当該反射波のＲＳＳＩとを関連付けたレコードを複数含むデータ群を生成し、荷重検出処理装置６７へ出力するように構成することが望ましい。

データ群に含まれるレコードの形式は特に限定されないが、ある荷重センサ１のセンサアンテナ部３に対応するレコードを例に挙げると、例えば、「センサＩＤ＃１，ＲＳＳＩ＃１ ＣＲＬＦ」（ＣＲＬＦは改行を示す）のようなｃｓｖ形式を採用することができる。

荷重検出処理装置６７は、リーダ制御部７１と、荷重検出部７３と、記憶部７５と、オーダ処理部７７と、で構成される。リーダ制御部７１は、リーダ装置６５に質問波を送信させ、複数のコースター２１−１、２１−２、２１−３、２１−４が備える荷重センサ１のセンサアンテナ部（図１参照）及びリファレンスアンテナ部４１（図２参照）からの反射波を受信させ、上述のデータ群を出力させる。

また、リーダ制御部７１は、リーダ装置６５からデータ群を取得し、予め対応付けられた、荷重センサ１の各々に対応するセンサＩＤ及びリファレンスＩＤに基づいて、データ群から同一の荷重センサ１のセンサアンテナ部３及びリファレンスアンテナ部４１から送信された反射波のＲＳＳＩを特定する。

予め対応付けられた荷重センサ１の各々に対応するセンサＩＤ及びリファレンスＩＤは、記憶部７５に記憶されている。

また、荷重検出部７３は、リーダ制御部７１により特定されたセンサアンテナ部３からの反射波のＲＳＳＩ及びリファレンスアンテナ部４１からの反射波のＲＳＳＩとの差分に基づいて荷重を検出する。

ここで、「荷重を検出する」とは、ＲＳＳＩの差分から荷重を示す具体的な数値を荷重情報として求めること、及び、ＲＳＳＩの差分に基づいて荷重の変化があった否かを判定し、判定結果を示す荷重情報を生成すること、の両方を含む。また、荷重の変化には、荷重の有無も含まれる。

また、オーダ処理部７７は、荷重検出部７３による荷重検出の結果に基づいて、飲食店においてコースター２１（図３参照）に対応する飲み物５５の注文を自動的に行ったり、飲食店の従業員へコースター２１を使用している顧客に飲み物５５を注文するかどうかを確認することを促す通知を行ったり、する。ここで、通知は、従業員が所持する情報処理端末におけるディスプレイでの表示、イヤホンなどからの音声メッセージ等の出力、店舗に備え付けられた情報処理端末による外部ディスプレイでの表示、スピーカーなどからの音声メッセージの出力等であり、特に限定されるものではない。

図５は、第１実施形態に係る荷重検出処理装置６７のリーダ制御部７１及び荷重検出部７３での処理を示すフローチャートである。

図５に示すように、まず、リーダ制御部７１は、リーダ装置６５にスキャンの命令を行う（ＳＴ１０１）。ここで、スキャンとは、リーダ装置６５が、複数のコースター２１−１、２１−２、２１−３、２１−４が備える荷重センサ１のセンサアンテナ部（図１参照）及びリファレンスアンテナ部４１（図２参照）に対して質問波を送信し、これからの反射波を受信させ、反射波のＲＳＳＩを測定し、上述のデータ群を生成することをいう。

次に、リーダ制御部７１は、リーダ装置６５からスキャンの結果得られたデータ群を取得する（ＳＴ１０２）。

次に、リーダ制御部７１は、記憶部７５（図４参照）から予め対応付けられた、荷重センサ１の各々に対応するセンサＩＤ及びリファレンスＩＤを取得し、これらに基づいて、データ群から同一の荷重センサ１に対応するセンサアンテナ部３及びリファレンスアンテナ部４１から送信された反射波のＲＳＳＩを特定し、対応付ける（ＳＴ１０３）。この処理を「ペアリング」と呼ぶ。このペアリングの実行により、複数の荷重センサ１の各々のセンサアンテナ部３からの反射波のＲＳＳＩ（ａ）とリファレンスアンテナ部４１からの反射波のＲＳＳＩ（ｂ）とのペアが作られる。ＲＳＳＩ（ａ）、（ｂ）の複数のペアは、記憶部７５に記憶させる。

次に、荷重検出部７３は、複数のペアの順番を示す係数Ｎを１にセットする（ＳＴ１０４）。次に、荷重検出部７３は、記憶部７５からＮ番目のペアのＲＳＳＩ（ａ）、（ｂ）を取得し（ＳＴ１０５）、差分（ａ）−（ｂ）を算出する（ＳＴ１０６）。

次に、荷重検出部７３は、差分（ａ）−（ｂ）を荷重情報に変換する（ＳＴ１０７）。より具体的には、差分（ａ）―（ｂ）を、荷重情報の一例である荷重を示す数値（例えば、グラム）に変換する。

荷重情報は、荷重を示す数値の他に、例えば、差分（ａ）−（ｂ）が所定の閾値以上であることを示す情報であってもよい。

ここでの差分（ａ）−（ｂ）の数値への変換は、例えば、差分（ａ）−（ｂ）と荷重との関係を示すグラフ又は数式を用いて行うことができる。このため、第１実施形態においては、差分（ａ）−（ｂ）は、導電性ゴム９が受ける荷重の変化に伴い、実質的に直線的に変化するような物性を有する導電性ゴム９を選択して使用することが好ましい。

次に、荷重検出部７３は、得られた荷重情報をオーダ処理部７７に出力する（ＳＴ１０８）。

その後、荷重検出部７３は、係数Ｎを１インクリメントし（ＳＴ１０９）、Ｎ番目のペアがあるかどうかの判定を行う（ＳＴ１１０）。ＳＴ１１０の判定がＹｅｓであれば、ＳＴ１０５に戻り、その後の処理を繰り返す。

ＳＴ１１０の判定がＮｏであれば、すべてのペアから荷重情報を求めたので、処理を完了する。

第１実施形態では、導電性ゴム９が受けた荷重によって導電性ゴム９が圧縮され、導電性材料９ｂの粗密が変わり、導電性ゴム９の抵抗値及び／又はキャパシタンスが連続的に変化する。この結果、センサアンテナ部３の全体で見たとき、センサアンテナ部３の共振周波数又は電波強度の少なくもいずれか一方が連続的に変化する。ひいては、リーダ装置６５で測定されるセンサアンテナ部３からの反射波のＲＳＳＩが連続的に変化する。

以上説明した第１実施形態に係る荷重検出システム６１によれば、リーダ装置６５において、複数の荷重センサ１の各々において、センサアンテナ部３及びリファレンスアンテナ部４１を設け、夫々からの反射波のＲＳＳＩ（ａ）、（ｂ）を測定し、荷重検出処理装置６７において、リーダ制御部７１が、荷重センサ１の各々に対応するＲＳＳＩ（ａ）及びＲＳＳＩ（ｂ）のペアを作り、荷重検出部７３が、各ペアについて差分（ａ）−（ｂ）を算出し、これを荷重情報に変換している。これにより、複数のコースター２１−１、２１−２、２１−３、２１−４のリーダ用アンテナ６３からの距離ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４が異なり、これにより、リーダ装置６５で測定される反射波のＲＳＳＩのばらつきが生じるとしても、差分（ａ）−（ｂ）は、その影響が排除されているため、グラス５３−１、５３−２、５３−３、５３−４に収容された飲み物５５の正確な荷重情報を得ることができる。

なお、距離ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４の差以外にも、リーダ装置６５で測定される反射波のＲＳＳＩのばらつきの要因が考えられる。例えば、遮蔽物（人など）の有無、及び、反射物（壁、什器など）の有無により、反射波のＲＳＳＩのばらつきが生じる可能性がある。第１実施形態によれば、このようなばらつきの影響を排除できる。

次に、上述の第１実施形態に係る荷重検出システム６１における荷重検出処理装置６７を実現するコンピュータの構成について具体的に説明する。

図６は、第１実施形態に係る荷重検出処理装置６７を実現するコンピュータ１００の機能構成の一例を示すブロック図である。図６に示すように、コンピュータ１００は、制御部１０１と、記憶部１０２と、通信部１０３と、入力部１０４と、出力部１０５と、を有する。なお、図６では、第１実施形態における特徴部分の機能ブロックを主に示しており、コンピュータ１００は、他の処理に必要な他の機能ブロックも有してもよい。また、一部の機能ブロックを含まない構成としてもよい。

制御部１０１は、コンピュータ１００の制御を実施する。制御部１０１は、本開示に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるプロセッサ、コントローラ、制御回路又は制御装置により構成することができる。

制御部１０１は、図４を参照して説明したリーダ制御部７１、荷重検出部７３及びオーダ処理部７７を実現する。

記憶部１０２は、コンピュータ１００において利用する情報を記憶（保持）する。記憶部１０２は、図４を参照して説明した記憶部７５を実現する。本開示に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるメモリ、ストレージ、記憶装置などにより構成することができる。

通信部１０３は、リーダ装置６５との間の通信を制御する。通信部１０３は、リーダ装置６５から受信したデータ群等の種々の情報を制御部１０１に出力してもよい。

通信部１０３は、本開示に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される通信インターフェース（例えば、ＵＳＢインターフェース、ＬＡＮ、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など）により構成することができる。なお、通信部１０３は、送信部及び受信部から構成されてもよい。

入力部１０４は、ユーザからの操作により入力を受け付ける。また、入力部１０４は、所定の機器、記憶媒体などと接続され、データの入力を受け付けてもよい。入力部１０４は、入力結果を例えば制御部１０１に出力してもよい。

入力部１０４は、本開示に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるキーボード、マウス、ボタンなどの入力装置、入出力端子、入出力回路などにより構成することができる。また、入力部１０４は、表示部と一体となった構成（例えば、タッチパネル）としてもよい。

出力部１０５は、例えば、動画、音声などの再生を行って、出力する。例えば、出力部１０５は、画像を表示する表示部、音声を出力する音声出力部などを含んで構成されてもよい。

表示部は、例えば、本開示に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるディスプレイ、モニタなどの表示装置により構成することができる。また、音声出力部は、本開示に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるスピーカーなどの出力装置により構成することができる。

出力部１０５は、例えば、本開示に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される演算器、演算回路、演算装置、プレイヤー、画像／映像／音声処理回路、画像／映像／音声処理装置、アンプなどを含んで構成することができる。

なお、上記第１実施形態の説明に用いたブロック図は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロック（構成部）は、ハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的に結合した１つの装置により実現されてもよいし、物理的に分離した２つ以上の装置を有線又は無線によって接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。

なお、以上の説明では、「装置」という文言は、回路、デバイス、ユニットなどに読み替えることができる。また、ハードウェア構成は、図に示した各装置を１つ又は複数含むように構成されてもよいし、一部の装置を含まずに構成されてもよい。

例えば、第１実施形態では、リーダ装置６５及び荷重検出処理装置６７を別々の装置として説明したが、両者が一つの装置に含むようにしてもよい。

また、図６に示すコンピュータ１００における各機能は、プロセッサなどのハードウェア上に所定のソフトウェア（プログラム）を読み込ませることによって、プロセッサが演算を行い、通信装置による通信、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び／又は書き込みなどを制御することによって実現される。

プロセッサは、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ１００の全体を制御する。プロセッサは、周辺装置とのインターフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって構成されてもよい。なお、上述の制御部１０１などの各部は、プロセッサによって実現されてもよい。プロセッサは、１以上のチップによって実装されてもよい。

また、プロセッサは、プログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュール、データなどを、ストレージ及び／又は通信装置からメモリに読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。プログラムとしては、上述の実施形態において説明した動作の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラムが用いられる。例えば、制御部１０１は、メモリに格納され、プロセッサにおいて動作する制御プログラムによって実現されてもよく、他の機能ブロックについても同様に実現されてもよい。

メモリは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ＥＰＲＯＭ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、その他の適切な記憶媒体の少なくとも１つによって構成されてもよい。メモリは、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ（主記憶装置）などと呼ばれてもよい。メモリは、第１実施形態に係る荷重検出方法を実施するために実行可能なプログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。

ストレージは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、フレキシブルディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスク（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ ＲＯＭ）など）、デジタル多用途ディスク、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク）、リムーバブルディスク、ハードディスクドライブ、スマートカード、フラッシュメモリデバイス（例えば、カード、スティック、キードライブ）、磁気ストライプ、データベース、サーバ、その他の適切な記憶媒体の少なくとも１つによって構成されてもよい。ストレージは、補助記憶装置と呼ばれてもよい。なお、上述の記憶部１０２は、メモリ及び／又はストレージによって実現されてもよい。

通信装置は、有線及び／又は無線ネットワークを介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア（送受信デバイス）であり、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカード、通信モジュールなどともいう。なお、上述の通信部１０３は、通信装置によって実現されてもよい。

入力装置は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス（例えば、キーボード、マウスなど）である。出力装置は、外部への出力を実施する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカーなど）である。なお、入力装置及び出力装置は、一体となった構成（例えば、タッチパネル）であってもよい。なお、上述の入力部１０４及び出力部１０５は、夫々入力装置及び出力装置によって実現されてもよい。

また、プロセッサ、メモリなどの各装置は、情報を通信するためのバスによって接続される。バスは、単一のバスによって構成されてもよいし、装置間で異なるバスで構成されてもよい。

また、コンピュータ１００は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハードウェアを含んで構成されてもよく、当該ハードウェアにより、各機能ブロックの一部又は全てが実現されてもよい。例えば、プロセッサは、これらのハードウェアの少なくとも１つで実装されてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施の形態（以下、第２実施形態と記載する）に係る荷重センサについて、図７〜図９を参照して説明する。

第１実施形態に係る荷重センサ１（図１参照）では、アンテナの一部を導電性弾性体で構成し、導電性弾性体が対象物からの荷重を受けて変形する場合を例に挙げて説明した。第２実施形態に係る荷重センサは、アンテナが複数の断片からなり、アンテナが複数の断片が互いに接触又は離間したことによりアンテナの共振周波数が変化する点で第１実施形態と相違する。

図７は、第２実施形態に係る荷重センサを示す模式図である。図７Ａは、荷重センサの平面図であり、図７Ｂは、荷重センサの側面図である。図７において、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付与し、説明を省略する。

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、荷重センサ２０１は、センサアンテナ部２０３を備える。センサアンテナ部２０３においては、２つのアンテナ基板５、７が離間して配置されている。

アンテナ基板５、７の表面には、アンテナ導体１１、１３が夫々所望のパターンで形成されている。また、一方のアンテナ基板５には、ＩＣチップ１５が設けられ、アンテナ導体１１に電気的に接続されている。

２つのアンテナ基板５、７の間の領域の上方には、対象物からの荷重を受ける荷重受け板２０５が配設されている。荷重受け板２０５の下面には、第１〜第３のアンテナ断片２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃが、圧縮コイルばね２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃで夫々吊り下げされている。

荷重受け板２０５は、図７の紙面で見て上下方向に移動可能に支持部材（不図示）に取り付けられている。支持部材は、例えば、第１実施形態のコースター２１の外枠２３（図２参照）である。

第１〜第３のアンテナ断片２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃは、例えば、導電性金属で構成されている。また、圧縮コイルばね２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃは、少なくとも表面が絶縁材料で構成されていることが望ましい。

第１〜第３のアンテナ断片２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃは、互いに一部が重なり合うように配置される。また、圧縮コイルばね２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃは、例えば、それらの長さを互いに異ならせることにより、第１のアンテナ断片２０７ａが最も低い高さ、第２のアンテナ断片２０７ｂが２番目に低い高さ、第３のアンテナ断片２０７ｃが最も高い高さに配置されるように構成されている。ここで高さは、図７の紙面で見て上下方向であり、アンテナ基板５、７から見て垂直方向上側に沿った距離と言い換えることができる。

第１のアンテナ断片２０７ａは、一方のアンテナ基板５側の端部が、一方のアンテナ基板５の一部に重なるように配置されている。また、一方のアンテナ基板５の上面に設けられたアンテナ導体１１の端部には、接点２１１が形成されている。これにより、後述のように、第１のアンテナ断片２０７ａが下降しときに、第１のアンテナ断片２０７ａと接点２１１とが接触して、アンテナ導体１１と第１のアンテナ断片２０７ａとの電気的な導通が確立する。

一方、第３のアンテナ断片２０７ｃは、他方のアンテナ基板７側の端部が、他方のアンテナ基板７の一部に重なるように配置されている。また、他方のアンテナ基板７の上面に設けられたアンテナ導体１３の端部には、突起接点２１３が形成されている。これにより、後述のように、第３のアンテナ断片２０７ｃが下降したときに、第３のアンテナ断片２０７ｃと突起接点２１３とが接触して、アンテナ導体１３と第２のアンテナ断片２０７ｂとの電気的な導通が確立する。

なお、第２実施形態では、第１〜第３のアンテナ断片２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃを用いたが、断片の数は２つでもよいし、４以上であってもよい。

以上のような構成からなる荷重センサ２０１が対象物から荷重を受けた場合の動作について、図７Ｂ及び図８を参照して説明する。

図７Ｂに示すように、荷重受け板２０５に対象物からの荷重が加わっていない状態では、一方のアンテナ基板５の表面に設けられたアンテナ導体１１は、第１〜第３のアンテナ断片２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃのいずれにも導通していなので、アンテナ導体１１だけで一つのアンテナが構成される。このようなセンサアンテナ部２０３の状態を状態Ａと呼ぶ。

図８は、第２実施形態に係る荷重センサ２０１を示す模式図である。図８に示すように、荷重センサ２０１の荷重受け板２０５に対象物からの荷重（図８中矢印で示す）が加わると、荷重受け板２０５が下降し始める。これに伴い、第１〜第３のアンテナ断片２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃが下がり始める。

荷重が大きくなるにつれ荷重受け板２０５が下降し、図８Ａに示すように、第１のアンテナ断片２０７ａが接点２１１と接触する位置に達する。この状態において、一方のアンテナ基板５の表面に設けられたアンテナ導体１１と第１のアンテナ断片２０７ａで一つのアンテナが構成されるようになる。このようなセンサアンテナ部２０３の状態を状態Ｂと呼ぶ。

荷重がより大きくなると荷重受け板２０５がより下降するが、第１のアンテナ断片２０７ａは一方のアンテナ基板５に係止されているので、それ以上は下降しない。第１の圧縮コイルばね２０９ａは、荷重受け板２０５及び第１のアンテナ断片２０７ａの間で撓められ、蓄勢される。

一方、第２のアンテナ断片２０７ｂ及び第３のアンテナ断片２０７ｃは、荷重受け板２０５に伴って下降していく。そして、第２のアンテナ断片２０７ｂの一端部が第１のアンテナ断片２０７ａの一端部と接触する。この状態において、一方のアンテナ基板５の表面に設けられたアンテナ導体１１と第１のアンテナ断片２０７ａ及び第２のアンテナ断片２０７ｂで一つのアンテナが構成されるようになる。このようなセンサアンテナ部２０３の状態を状態Ｃと呼ぶ。

荷重がさらに大きくなると荷重受け板２０５がさらに下降するが、第２のアンテナ断片２０７ｂは、最も低い位置で静止している第１のアンテナ断片２０７ａの一端部により係止されているので、それ以上は下降しない。第２の圧縮コイルばね２０９ｂは、荷重受け板２０５及び第２のアンテナ断片２０７ｂの間で撓められ、蓄勢される。

一方、第３のアンテナ断片２０７ｃは、荷重受け板２０５に伴って下降していく。そして、第３のアンテナ断片２０７ｃの一端部が第２のアンテナ断片２０７ｂの一端部と接触する。同時に、第３のアンテナ断片２０７ｃの他端部が突起接点２１３と接触する。この状態において、一方のアンテナ基板５の表面に設けられたアンテナ導体１１と、第１〜第３のアンテナ断片２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃと、他方のアンテナ基板７の表面に設けられたアンテナ導体１３と、で一つのアンテナが構成されるようになる。このようなセンサアンテナ部２０３の状態を状態Ｄと呼ぶ。

荷重がこれ以上大きくなると荷重受け板２０５がいっそう下降するが、第３のアンテナ断片２０７ｃは、最も低い位置で静止している第２のアンテナ断片２０７ｂの一端部及び突起接点２１３により係止されているので、それ以上は下降しない。第３の圧縮コイルばね２０９ｃは、荷重受け板２０５及び第３のアンテナ断片２０７ｃの間で撓められ、蓄勢される。

荷重受け板２０５に加わっていた荷重が小さくなると、蓄勢された第１〜第３の圧縮コイルばね２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃが徐々解放され、荷重受け板２０５を押し上げるので、荷重受け板２０５が上昇し始める。荷重受け板２０５が上昇していくと、まず第３のアンテナ断片２０７ｃが、第２のアンテナ断片２０７ｂ及び突起接点２１３から離間し、センサアンテナ部２０３は状態Ｄから状態Ｃに戻る。

荷重受け板２０５がより上昇していくと、第２のアンテナ断片２０７ｂが、第１のアンテナ断片２０７ａから離間し、センサアンテナ部２０３は状態Ｃから状態Ｂに戻る。

荷重受け板２０５がさらに上昇していくと、第１のアンテナ断片２０７ａが、接点２１１から離間し、センサアンテナ部２０３は状態Ｂから状態Ａに戻る。

上述のように、第２実施形態に係る荷重センサ２０１は、荷重受け板２０５が受ける対象物からの荷重により、センサアンテナ部２０３を構成するアンテナ導体１１、第１〜第３のアンテナ断片２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、及び、アンテナ導体１３が互いに接触又は離間することにより、センサアンテナ部２０３は上述の状態Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのような変形を生じる。これにより、センサアンテナ部２０３を一つのアンテナと見たとき、その長さが荷重に応じて変化し、反射波の共振周波数が変化する。

上述のような構成からなるセンサアンテナ部２０３の長さの変化に起因して反射波の共振周波数が変わることにより、リーダ装置６５（図４参照）で受信される反射波のＲＳＳＩが変化する。図９は、第２実施形態に係る荷重センサ２０１からの反射波のＲＳＳＩと荷重との関係を示すグラフである。図９に示すように、上述のようにセンサアンテナ部２０３が荷重に応じて状態Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを変化させると、ＲＳＳＩが段階的に変化する。したがって、このようなＲＳＳＩの段階的な変化を、荷重検出部７３（図４参照）で検出し、状態Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを示す荷重情報を出力することができる。このような荷重検出を、ステップ荷重検出と呼ぶ。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施の形態（以下、第３実施形態と記載する）に係る荷重センサについて、図１０及び図１１を参照して説明する。

第１実施形態に係る荷重センサ１（図１参照）では、荷重センサ１のセンサアンテナ部３からの反射波のＲＳＳＩが直線的に変化する場合を例に挙げて説明した。第３実施形態に係る荷重センサは、センサアンテナ部３の一部を導電性ゴム９で構成する点で同じであるが、センサアンテナ部３からの反射波のＲＳＳＩが段階的に変化する点で相違する。

図１０は、第３実施形態に係る荷重センサの要部を示す模式図である。図１０において、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付与し、説明を省略する。図１０には、第３実施形態に係る荷重センサ３０１の要部を示す。荷重センサ３０１は、導電性ゴム９の上方に、対象物からの荷重を受ける荷重受けブロック３０３が配設されている。

荷重受けブロック３０３の上面、すなわち荷重を受ける側の表面は、平坦になっている。一方、荷重受けブロック３０３の下面、導電性ゴム９側の表面が階段状になっており、高さが異なる第１〜第３の面部３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃを設けている。ここで、高さが異なるとは、図１０の紙面でみて上下方向の位置が違うことをいう。第１の面部３０３ａが最も低く、第２の面部３０３ｂが２番目に低く、第３の面部３０３ｃが最も高い位置になる。

荷重受けブロック３０３は、図１０の紙面で見て上下方向に移動可能に支持部材（不図示）に取り付けられている。支持部材は、例えば、第１実施形態のコースター２１の外枠２３（図２参照）である。

荷重受けブロック３０３の材質は、導電材料であっても絶縁材料であってもいずれであってもよい。

なお、第３実施形態では、荷重受けブロック３０３に第１〜第３の面部３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃを設けたが、面の数は２つでもよいし、４以上であってもよい。

以上のような構成からなる荷重センサ３０１が対象物から荷重を受けた場合の動作について、図１０を参照して説明する。

まず、図１０Ａは、荷重受けブロック３０３が荷重を受けていない状態を示す。この状態では、導電性ゴム９は変形していない。このようなセンサアンテナ部３（図１参照）の状態を状態Ｉと呼ぶ。

次に、図１０Ｂに示すように、荷重センサ３０１の荷重受けブロック３０３に対象物からの荷重（図１０Ｂ中矢印で示す）が加わると、荷重受けブロック３０３が下降し始める。

荷重が大きくなるにつれ荷重受けブロック３０３が下降し、図１０Ｂに示すように、第１の面部３０３ａが導電性ゴム９を押圧するようになる。このようなセンサアンテナ部３の状態を状態ＩＩと呼ぶ。

荷重がより大きくなると荷重受けブロック３０３がより下降し、第１の面部３０３ａが導電性ゴム９に埋没し、第１の面部３０３ａ及び第２の面部３０３ｂが導電性ゴム９を押圧するようになる。このようなセンサアンテナ部３の状態を状態ＩＩＩと呼ぶ。

荷重がさらに大きくなると荷重受けブロック３０３がさらに下降し、図１０Ｃに示すように、第１の面部３０３ａ及び第２の面部３０３ｂが導電性ゴム９に埋没し、第１の面部３０３ａ、第２の面部３０３ｂ及び第３の面部３０３ｃが導電性ゴム９を押圧するようになる。このようなセンサアンテナ部３の状態を状態ＩＶと呼ぶ。

このように状態Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶでは、荷重受けブロック３０３が導電性ゴム９を圧縮する圧力及び面積が異なる。これにより、荷重受けブロック３０３が受ける荷重が変化することにより、導電性ゴム９に含まれる導電性材料９ｂの粗密が段階的に変化する。この結果、センサアンテナ部３の全体で見たとき、センサアンテナ部３の共振周波数又は電波強度の少なくもいずれか一方が段階的に変化する。ひいては、リーダ装置６５（図３参照）で測定されるセンサアンテナ部３からの反射波のＲＳＳＩが段階的に変化する。

図１１は、第３実施形態に係る荷重センサ３０１からの反射波のＲＳＳＩと荷重との関係を示すグラフである。図１１に示すように、上述のように荷重センサ３０１のセンサアンテナ部３（図１参照）が荷重に応じて状態Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶを変化させると、ＲＳＳＩが段階的に変化する。したがって、このようなＲＳＳＩの段階的な変化を、荷重検出部７３（図４参照）で検出し、状態Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶを示す荷重情報を出力することができる。このように、第３実施形態に係る荷重センサ３０１も、第２実施形態で説明したステップ荷重検出に使用することができる。

（応用例）
上記第１実施形態では、荷重センサ１、荷重検出システム６１及び荷重検出処理装置６７の応用例として、飲み物５５のオーダ管理を例に挙げて説明したが、応用例はこれに限定されるものではない。例えば、倉庫、商品棚、冷蔵庫等での在庫管理、工場、病院等での道具、器具等の戻し忘れや置き忘れの検知のように、従来の荷重センサが用いられている応用例であれば、本発明の荷重センサ、荷重検出システム及び荷重検出処理装置を適用することができる。

なお、本明細書において説明した用語及び／又は本明細書の理解に必要な用語については、同一の又は類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。

本明細書において説明した情報、パラメータなどは、絶対値によって表されてもよいし、所定の値からの相対値によって表されてもよいし、対応する別の情報によって表されてもよい。また、本明細書においてパラメータなどに使用する名称は、いかなる点においても限定的なものではない。

本明細書において説明した情報、信号などは、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、上記の説明全体に渡って言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップなどは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。

情報、信号などは、複数のネットワークノードを介して入出力されてもよい。入出力された情報、信号などは、特定の場所（例えば、メモリ）に保存されてもよいし、テーブルを用いて管理してもよい。入出力される情報、信号などは、上書き、更新又は追記をされ得る。出力された情報、信号などは、削除されてもよい。入力された情報、信号などは、他の装置へ送信されてもよい。

また、所定の情報の通知（例えば、「Ｘであること」の通知）は、明示的に行うものに限られず、暗示的に（例えば、当該所定の情報の通知を行わないことによって）行われてもよい。

ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれるか、他の名称で呼ばれるかを問わず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、手順、機能などを意味するよう広く解釈されるべきである。

また、ソフトウェア、命令、情報などは、伝送媒体を介して送受信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、有線技術（同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア及びデジタル加入者回線（ＤＳＬ）など）及び／又は無線技術（赤外線、マイクロ波など）を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、これらの有線技術及び／又は無線技術は、伝送媒体の定義内に含まれる。

本明細書において使用する「システム」及び「ネットワーク」という用語は、互換的に使用される。

本明細書において説明した各態様／実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、本明細書で説明した各態様／実施形態の処理手順、フローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書において説明した方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。

本明細書において使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。

本明細書において使用する「第１の」、「第２の」などの呼称を使用した要素へのいかなる参照も、それらの要素の量又は順序を全般的に限定するものではない。これらの呼称は、２つ以上の要素間を区別する便利な方法として本明細書において使用され得る。したがって、第１及び第２の要素の参照は、２つの要素のみが採用され得ること、又は何らかの形で第１の要素が第２の要素に先行しなければならないことを意味しない。

以上、本開示に係る発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本開示に係る発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されないということは明らかである。本開示に係る発明は、請求の範囲の記載に基づいて定まる発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とし、本開示に係る発明に対して何ら制限的な意味をもたらさない。

以上説明したように、構成が簡単で単価を安くでき、使い切りの用途にも適した荷重センサを提供できるという効果を有し、特に、様々な対象物の荷重検出システムに有用である。

１、２０１、３０１ 荷重センサ
３、２０３ センサアンテナ部（アンテナ、センサ用アンテナ）
５、７、４３ アンテナ基板
９ 導電性ゴム（導電性弾性体）
１１、１３、４５、２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ アンテナ導体
１５、４７ ＩＣチップ
２１、２１−１、２１−２、２１−３、２１−４ コースター
２３ 外枠
２５、２７、２９、３１ スペーサ
３３ 載置台
４１ リファレンスアンテナ部（参照用アンテナ）
５１ 対象物
５３、５３−１、５３−２、５３−３、５３−４ グラス
５５ 飲み物
６１ 荷重検出システム
６３ リーダ用アンテナ
６５ リーダ装置
６７ 荷重検出処理装置
７１ リーダ制御部
７３ 荷重検出部
７５ 記憶部
７７ オーダ処理部
１００ コンピュータ
１０１ 制御部
１０２ 記憶部
１０３ 通信部
１０４ 入力部
１０５ 出力部
２０５ 荷重受け板
２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ アンテナ断片
２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃ 圧縮コイルばね
２１１ 接点
２１３ 突起接点
３０３ 荷重受けブロック

Claims (12)

1. 対象物から受ける荷重により可逆的に変形し、当該変形により外部から受信した電波に応じて送信される反射波の共振周波数又は電波強度の少なくもいずれか一方が変化するアンテナを備えることを特徴とする荷重センサ。
2. 前記アンテナは、導電性を有する弾性体で少なくとも一部が構成され、前記弾性体が変形して前記共振周波数又は前記電波強度の少なくもいずれか一方が変化することを特徴とする請求項１に記載の荷重センサ。
3. 前記アンテナは、その等価回路においてリアクタンス成分（Ｒ）、インダクタンス成分（Ｌ）及びキャパスタンス成分（Ｃ）の少なくともいずれか一つが変化したことにより、前記共振周波数又は前記電波強度の少なくもいずれか一方が変化することを特徴とする請求項２に記載の荷重センサ。
4. 前記アンテナは複数の断片からなり、前記アンテナが前記複数の断片が互いに接触又は離間したことにより前記共振周波数が変化することを特徴とする請求項１に記載の荷重センサ。
5. 対象物から受ける荷重により可逆的に変形し、当該変形により外部から受信した電波に応じて送信される反射波の共振周波数又は電波強度の少なくもいずれか一方が変化するセンサ用アンテナを備えた荷重センサと、
   前記電波を前記荷重センサへ送信し、且つ、前記荷重センサから送信された前記反射波を受信し、前記反射波の受信信号強度情報を出力するリーダ装置から出力された前記受信信号強度情報に基づいて前記対象物の荷重を検出する荷重検出処理装置と、
   を具備することを特徴とする荷重検出システム。
6. 前記センサ用アンテナは、導電性を有する弾性体で少なくとも一部が構成され、前記弾性体が変形して前記反射波の前記共振周波数又は前記電波強度の少なくもいずれか一方が変化することを特徴とする請求項５に記載の荷重検出システム。
7. 前記センサ用アンテナは、その等価回路においてリアクタンス成分（Ｒ）、インダクタンス成分（Ｌ）及びキャパスタンス成分（Ｃ）の少なくともいずれか一つが変化したことにより、前記反射波の前記共振周波数又は前記電波強度の少なくもいずれか一方が変化することを特徴とする請求項５に記載の荷重検出システム。
8. 前記センサ用アンテナは複数の断片からなり、前記センサ用アンテナが前記複数の断片が互いに接触又は離間したことにより前記反射波の前記共振周波数が変化することを特徴とする請求項５に記載の荷重検出システム。
9. 前記荷重センサは、前記荷重により変形せず、外部から受信した前記電波に応じて反射波を送信する参照用アンテナをさらに具備することを特徴とする請求項５から請求項８のいずれかに記載の荷重検出システム。
10. 前記荷重センサを複数具備し、前記荷重センサの各々は、前記反射波を利用して、前記センサ用アンテナから当該センサ用アンテナに固有の第１の識別情報を送信するとともに、前記参照用アンテナから当該参照用アンテナに固有の第２の識別情報を送信し、
    前記リーダ装置は、前記荷重センサの各々から受信した前記反射波から前記第１の識別情報又は前記第２の識別情報を検出し、検出された前記第１の識別情報又は前記第２の識別情報と当該反射波の前記受信信号強度情報とを関連付けたデータ群を出力し、
    前記荷重検出処理装置は、前記荷重センサの各々に対応する前記第１の識別情報及び前記第２の識別情報を互いに対応付けして予め記憶し、前記予め記憶された前記第１の識別情報及び前記第２の識別情報に基づいて、前記データ群から同一の前記荷重センサの前記センサ用アンテナ及び前記参照用アンテナから送信された前記反射波の前記受信信号強度情報を特定し、
    特定された前記センサ用アンテナからの前記反射波の前記受信信号強度情報及び前記参照用アンテナからの前記反射波の前記受信信号強度情報との差分に基づいて、前記荷重を検出することを特徴とする請求項９に記載の荷重検出システム。
11. リーダ装置に、対象物から受ける荷重により可逆的に変形し、当該変形により外部から受信した電波に応じて送信される反射波の共振周波数及び電波強度の少なくともいずれか一方が変化するセンサ用アンテナを備える荷重センサに対して、前記電波を送信させ、且つ、前記荷重センサから送信された前記反射波を受信させ、前記反射波の受信信号強度情報を出力させるリーダ制御部と、
    前記リーダ装置から出力された前記受信信号強度情報に基づいて前記荷重を検出する荷重検出部と、
    を具備することを特徴とする荷重検出処理装置。
12. 前記荷重センサが、前記荷重により変形せず、外部から受信した前記電波に応じて反射波を送信する参照用アンテナをさらに備え、且つ、前記反射波を利用して、前記センサ用アンテナから当該センサ用アンテナに固有の第１の識別情報を送信するとともに、前記参照用アンテナから当該参照用アンテナに固有の第２の識別情報を送信し、
    前記リーダ制御部は、
    前記リーダ装置が、前記荷重センサの各々から受信した前記反射波から前記第１の識別情報又は前記第２の識別情報を検出し、検出された前記第１の識別情報又は前記第２の識別情報と当該反射波の前記受信信号強度情報とを関連付けたデータ群を取得し、
    前記荷重検出部は、
    予め対応付けられた、前記荷重センサの各々に対応する前記第１の識別情報及び前記第２の識別情報に基づいて、前記データ群から同一の前記荷重センサの前記センサ用アンテナ及び前記参照用アンテナから送信された前記反射波の前記受信信号強度情報を特定し、
    特定された前記センサ用アンテナからの前記反射波の前記受信信号強度情報及び前記参照用アンテナからの前記反射波の前記受信信号強度情報との差分に基づいて、前記荷重を検出することを特徴とする請求項１１に記載の荷重検出処理装置。
    

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