JP4124214B2

JP4124214B2 - 水分検知システム

Info

Publication number: JP4124214B2
Application number: JP2005170651A
Authority: JP
Inventors: 靖之金澤; 俊久池田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: JP2006119118A

Description

本発明は、非接触で水分などを検知するセンサ機能を有する、無線タグと読取装置に関するものである。

読取装置から照射される電磁波を、アンテナの共振やコイルの誘導により電流に変換して電力源として利用し、予め記憶している情報を読取装置に送信したり、電磁波に重畳されたコマンドに応じた動作をする無線タグが、工場や流通分野における在庫管理などに活用されつつある。無線タグは、今後、身の回りの様々な物に添付され、万引き防止や食品の産地証明など様々な用途に応用されて、ユビキタス社会の実現に大きく貢献すると期待されている。

無線タグの中には、おしめのなどの濡れを検知するため、誘電体を設けて内部への液体の浸入を許容し、コンデンサの容量変化で水分を検知するもの（例えば、特許文献１を参照）も提案されている。
特開２００４−０８５２７７号公報

しかしながら、水分検知機能を有する従来の無線タグは、液体に浸して水分を検知するため、医薬品や食料品に用いることは、衛生上好ましくないという課題がある。

上記課題を解決するため、本発明の水分検知システムは、水分に吸収されやすい第１の周波数の電磁波を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果を水分に吸収されにくい第２の周波数の電磁波を用いて送信する無線タグ側通信手段とを備えた無線タグと、前記第１の周波数の電磁波を発生する検知用電磁波発生手段と、前記第１の周波数の電磁波の検知結果を前記第２の周波数の電磁波にて無線タグから受信する読取装置側通信手段とを備えた読取装置と、からなる。

水などの分子は、分子固有の特定周波数の電磁波を吸収する性質がある。

従って、水など検知対象となる物質に吸収され易い第１の周波数の電磁波を、外部から無線タグに向けて照射すれば、検知対象となる物質が多量に存在する場合には、第１の周波数の電磁波は大部分が吸収されてしまって無線タグにはほとんど到達せず、逆に、検知対象となる物質が全く存在しないか、わずかしか存在しない場合には、第１の周波数の強い電磁波が無線タグに到達する。

検知対象となる物質にほとんど吸収されない第２の周波数の電磁波は、検知対象となる物質の有無とは無関係に、無線タグから外部へと、また、外部から無線タグへと到達する。

本発明の水分検知システムは、水分に吸収されやすい第１の周波数の電磁波を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果を水分に吸収されにくい第２の周波数の電磁波を用いて送信する無線タグ側通信手段とを備えた無線タグと、前記第１の周波数の電磁波を発生する検知用電磁波発生手段と、前記第１の周波数の電磁波の検知結果を前記第２の周波数の電磁波にて無線タグから受信する読取装置側通信手段とを備えた読取装置と、をからなる。そして、無線タグは、第１の周波数の電磁波の検知結果を、第１の周波数とは異なる第２の周波数の電磁波を用いて送信するので、第１の周波数の電磁波を吸収する物質を検知対象として、その物質が大量に存在するか否かを表わす情報を、良好に送信することができる。

このとき、検知対象となる物質は、無線タグや読取装置に接触している必要はなく、両者の間に存在すればよいので、医薬品や食料品の検知にも、衛生上の問題なく用いること
ができる。

第１の発明の水分検知システムは、水分に吸収されやすい第１の周波数の電磁波を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果を水分に吸収されにくい第２の周波数の電磁波を用いて送信する無線タグ側通信手段とを備えた無線タグと、前記第１の周波数の電磁波を発生する検知用電磁波発生手段と、前記第１の周波数の電磁波の検知結果を前記第２の周波数の電磁波にて無線タグから受信する読取装置側通信手段とを備えた読取装置と、をからなる。そして、第１の周波数の電磁波を吸収する物質が大量に存在するか否かを表わす情報を、第１の周波数の電磁波の検知結果として良好に送信することができる。検知対象となる物質は、無線タグに接触している必要はなく、無線タグと読取装置の間に存在すればよいので、医薬品や食料品の検知にも、衛生上の問題なく用いることができる。

第２の発明の水分検知システムは、外部から照射される第２の周波数の電磁波を電力源として動作するので、第１の周波数の電磁波を吸収する物質の有無に係わらず、電力を得て動作することができる。

第３の発明の水分検知システムは、前記検知手段は無線タグ側アンテナの共振を用いて前記第１の電磁波を検知し、外部から照射される前記第２の周波数の電磁波は無線タグ側コイルに誘起される誘導電流として電力源に用いる構成とした無線タグと、前記検知用電磁波発生手段は読取装置側アンテナの共振を用いて前記第１の電磁波を発生し、読取装置側前記通信手段は読取装置側コイルに誘起される誘導電流として前記第２の周波数の電磁波を前記無線タグから受信する読取手段と、からなる。そして、検知手段はアンテナの共振を用いて電磁波を検知し、外部から照射される第２の周波数の電磁波はコイルに誘起される誘導電流として電力源に用いる構成としているので、第１の周波数の電磁波と第２の周波数の電磁波の周波数帯とを大きく離れたものにすることが容易にでき、両電磁波が検知対象となる物質に同程度に吸収されてしまう恐れを未然に回避することができる。

第４の発明の水分検知システムは、前記第１の周波数の電磁波として２．４５ＧＨｚ帯の電磁波を検知する無線タグと、前記検知用電磁波発生手段が２．４５ＧＨｚ帯の電磁波を発生する読取手段と、からなる。そして、第１の周波数の電磁波として２．４５ＧＨｚ帯の電磁波を検知するので、同周波数帯の電磁波を吸収しやすい水の存在を検知することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における無線タグと読取装置を用いて構成した、水分を検知するシステムの構成図である。

図１において、無線タグ１は、２．４５ＧＨｚ（ギガヘルツ）の周波数からなる第１の周波数の電磁波を検知する検知手段１２と、１２５ｋＨｚ（キロヘルツ）の周波数からな
る第２の周波数の電磁波を用いて外部と通信する通信手段１０と、無線タグ１自体が動作するための電力を供給する電力供給手段１１と、検知手段１２の検知結果に基づいて電文を決定する電文決定手段１３とを備えている。このうち、検知手段１２は、２．４５ＧＨｚの電磁波の二分の一波長に相当する、長さ６ｃｍのダイポール型のアンテナ１２ａを有している。通信手段１０は、絶縁被覆された銅線を百回ループ状に巻いたコイル１０ａを有している。

また、読取装置２は、第２の周波数の電磁波を用いて無線タグ１と通信する通信手段２０と、検知対象となる物質に吸収されやすい第１の周波数の電磁波を発生する検知用電磁波発生手段２１と、通信手段２０により無線タグ１から受信した検知結果を報知する報知手段２２とを備えている。このうち、通信手段２０は絶縁被覆された銅線を百回ループ状に巻いたコイル２０ａを、検知用電磁波発生手段２１は長さが６ｃｍであるダイポール型のアンテナ２１ａを有している。

アンテナ２１ａは、長さが６ｃｍであるので、その２倍の長さである１２ｃｍを波長とする電磁波、すなわち、周波数に換算して２．４５ＧＨｚの電磁波と共振する。検知用電磁波発生手段２１は、このアンテナ２１ａを用い、２．４５ＧＨｚからなる第１の周波数の電磁波を放射する。

同様に、長さが６ｃｍであるダイポール型のアンテナ１２ａも、２．４５ＧＨｚの電磁波と共振する。検知手段１２は、このアンテナ１２ａを用い、２．４５ＧＨｚからなる第１の周波数の電磁波を検知する。

一方、通信手段２０は、コイル２０ａに１２５ｋＨｚ（キロヘルツ）の交流電流を流すことにより、１２５ｋＨｚの電磁波を発生させる。通信手段２０は、このコイル２０ａを用い、第２の周波数の電磁波として１２５ｋＨｚの電磁波で通信を行なう。

通信手段１０も、同様にしてコイル１０ａに１２５ｋＨｚの交流電流を流すことにより、１２５ｋＨｚの電磁波で通信を行なう。

また、報知手段２２は、液晶表示器（図示せず）を備えており、液晶表示器に表示することにより報知を行なう。

次に、動作、作用について説明する。

読取装置２中の通信手段２０は、第２の周波数である１２５ｋＨｚの電磁波を、無線タグ１に向けて照射する。

照射された電磁波は、無線タグ１中のコイル１０ａに電磁誘導による誘導電流を発生させる。

電力供給手段１１は、この誘導電流を整流し、電力源として、通信手段１０、検知手段１２、電文決定手段１３へと供給する。

読取装置２中の検知用電磁波発生手段２１は、第１の周波数である２．４５ＧＨｚの電磁波を、無線タグ１に向けて照射する。

無線タグ１中のアンテナ１２ａには、無線タグ１に到達する２．４５ＧＨｚの電磁波の強度に応じた共振電流が発生する。このとき、読取装置２と無線タグ１との間に多量の水が存在すると、水は２．４５ＧＨｚの電磁波を吸収しやすいため、無線タグ１には２．４
５ＧＨｚの電磁波はほとんど到達しない。一方、読取装置２と無線タグ１との間に水が存在しなければ、無線タグ１には２．４５ＧＨｚの強い電磁波が到達することになる。

検知手段１２は、２．４５ＧＨｚの電磁波、すなわち、第１の周波数の電磁波の強度を検知して、検知結果を電文決定手段１３へと供給する。

電文決定手段１３は、強い電磁波を検知したことを表わす電文と、電磁波をほとんど検知しなかったことを表わす電文の、２種類の電文を記憶している。

電文決定手段１３は、検知手段１２から供給された第１の周波数の電磁波の強度が、所定の値Ａ以上である場合には、強い電磁波を検知したことを表わす電文を選択して通信手段１０へと供給する。一方、検知手段１２から供給された第１の周波数の電磁波の強度が所定の値Ａより小さい場合には、電磁波をほとんど検知しなかったことを表わす電文を選択して通信手段１０へと供給する。

従って、読取装置２と無線タグ１の間に水が全く存在しないか、あるいは、第１の周波数の電磁波の強度が所定の値Ａ以上に保たれる程度の量しか存在しない場合には、強い電磁波を検知したことを表わす電文が通信手段１０へと供給され、第１の周波数の電磁波の強度が所定の値Ａより小さくなる程多量の水が存在する場合には、電磁波をほとんど検知しなかったことを表わす電文が通信手段１０へと供給されることになる。

通信手段１０は、電文決定手段１３から供給された電文で、第２の周波数である１２５ｋＨｚの電磁波を振幅変調し、読取装置２へと送信する。

読取装置２中の通信手段２０は、第２の周波数である１２５ｋＨｚの電磁波を受信し、電文を取り出して、報知手段２２へと供給する。

報知手段２２は、通信手段２０から供給された電文が、強い電磁波を検知したことを表わす電文である場合には、水分はほとんど存在しないと液晶表示器に表示し、電磁波をほとんど検知しなかったことを表わす電文である場合には、多量の水分が存在すると表示する。

本実施の形態によれば、無線タグ１と読取装置２の間に多量の水が存在するか否かを、検知用電磁波発生手段２１が照射する第１の周波数の電磁波が所定の強度以上で到達するか否かとして検知手段１２により検知し、検知結果を電文決定手段１３により電文に変換して、通信手段１０により第２の周波数の電磁波で送信するので、無線タグ１と読取装置２の間に水がほとんど存在しないか多量に存在するかを、非接触で良好に検知し、検知結果を送信することができる。

また、無線タグ１は、水にほとんど吸収されない第２の周波数の電磁波によってコイル１０ａに発生する誘導電流を、電力供給手段１１で整流し、電力源として利用するので、多量の水が存在するか否かに係わらず、良好に動作することができる。同様に、無線タグ１は、水にほとんど吸収されない第２の周波数の電磁波をコイル１０ａにより発生させ、検知結果を読取装置２のコイル２０ａへと送信するので、多量の水が存在するか否かの検知結果を、良好に送信することができる。

なお、報知手段２２は、液晶表示器上に表示する代わりに、ランプの点灯、消灯で水を検知したか否かを報知するようにしてもよいし、ブザーを鳴動させて報知してもよい。例えば、病院で点滴を行なう際に、点滴容器の下部に無線タグ１を張り付けておけば、点滴の終了を自動的に検知することができるので、点滴液がなくなったときにナースステーシ
ョンでブザーを鳴らすように報知手段２２を構成すれば、点滴の終了時刻に看護士がわざわざ気を配らなくても、点滴が終了したことを自動的に報知することが可能となる。

このとき、無線タグ１や読取装置２を点滴液に浸す必要はなく、点滴液を間に挟むように無線タグ１と読取装置２を配置しさえすればよいので、衛生上の問題を生じる心配はない。

更に、無線タグ１に点滴液の薬品名を表わす情報を予め記憶させたり、タグ固有の識別子を記憶する記憶手段を設け、記憶されている内容と第１の周波数の電磁波の検知結果とを組み合わせた電文を電文決定手段１３が作成すると共に、読取装置２に、無線タグ１から送信されてきた電文に含まれる薬品名や、タグ固有の識別子をキーとして外部のデータベースを参照して決定される薬品名を、表示する機能を付加してもよい。このようにすれば、いわゆるＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）としての機能と、水分検知センサとしての機能を兼ね備えた、無線タグ１を実現することができる。

なお、無線タグ１と読取装置２の用途は、点滴の終了検知に限定されるものではなく、例えば、無線タグ１をおしめに添付すればおしめの濡れ検知に利用することが可能であるし、醤油瓶の底から数ｃｍの所に添付して醤油が残り少なくなったことを検知したり、衣服に添付して洗濯後の乾燥検知に利用することもできる。あるいは、浴槽等の一定水位の高さに張り付けて水位センサとして利用することも可能である。

また、アンテナ２１ａは、片側接地した四分の一波長アンテナを用いてもよいのは言うまでもない。

また、第１の周波数は２．４５ＧＨｚに限定する必要はなく、アルコールなど水以外の物質が固有に吸収する周波数としても構わない。このようにすれば、水以外の物質も検知することができる。

また、第２の周波数も１２５ｋＨｚに限定する必要はなく、第１の周波数と異なって、検知対象とする物質が固有に吸収しない周波数であれば構わない。

また、コイル１０ａおよびアンテナ１２ａを無線タグ１に内蔵せず、無線タグ１には外部アンテナや外部コイルへの接続端子を設けるようにしても構わない。

また、通信手段１０が送信する電磁波を無線タグ１の電力源として利用するだけでなく、通信手段２０が送信する電磁波を変調し、無線タグ１に命令やデータを送信しても勿論構わない。

また、電文決定手段１３は、検知手段１２により検知された電磁波の強度を数値で表わす電文を作成しても構わない。

本発明は、点滴の終了を自動的に検知する医療現場での利用、おしめの濡れを検知する介護現場への利用、醤油瓶の中身が残り少なくなったことを検知したり洗濯物の乾燥を検知する家庭での利用、あるいは、浴槽等の一定水位の高さに張り付けて水位センサとして利用するなど、水分を検知する多種多様な分野に利用することができる。

更に、第１の周波数をアルコールなど水以外の物質の吸収周波数に一致させることにより、水以外の物質の検知にも用いることができる。

本発明の実施の形態１における無線タグと読取装置を用いた水分検知システムの構成図

符号の説明

１無線タグ
２読取装置
１０、２０通信手段
１０ａ、２０ａコイル
１１電力供給手段
１２検知手段
２１検知用電磁波発生手段
１２ａ、２１ａアンテナ

Claims

水分に吸収されやすい第１の周波数の電磁波を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果を水分に吸収されにくい第２の周波数の電磁波を用いて送信する無線タグ側通信手段とを備えた無線タグと、
前記第１の周波数の電磁波を発生する検知用電磁波発生手段と、前記第１の周波数の電磁波の検知結果を前記第２の周波数の電磁波にて無線タグから受信する読取装置側通信手段とを備えた読取装置と、
からなる水分検知システム。
前記無線タグが外部から照射され、前記第２の周波数の電磁波を電力源として動作する請求項１記載の水分検知システム。
前記検知手段は無線タグ側アンテナの共振を用いて前記第１の電磁波を検知し、外部から照射される前記第２の周波数の電磁波は無線タグ側コイルに誘起される誘導電流として電力源に用いる構成とした無線タグと、
前記検知用電磁波発生手段は読取装置側アンテナの共振を用いて前記第１の電磁波を発生し、読取装置側前記通信手段は読取装置側コイルに誘起される誘導電流として前記第２の周波数の電磁波を前記無線タグから受信する読取手段と、
からなる請求項２記載の水分検知システム。
前記第１の周波数の電磁波として２．４５ＧＨｚ帯の電磁波を検知する無線タグと、
前記検知用電磁波発生手段が２．４５ＧＨｚ帯の電磁波を発生する読取手段と、
からなる請求項１〜３いずれか記載の水分検知システム。