JP5754762B2

JP5754762B2 - データロガー装置

Info

Publication number: JP5754762B2
Application number: JP2009233053A
Authority: JP
Inventors: 道彦鈴木; 信之宮崎
Original assignee: 株式会社岡本工作機械製作所; 道彦鈴木; 信之宮崎
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2029-10-07
Also published as: JP2011080850A

Description

本発明は、哺乳類、鳥類、両生類、爬虫類、魚類等の脊椎動物および蛸、烏賊、なまこなどの軟体類、蟹やかぶとがになどの甲殻類動物等の無脊椎動物などの移動体に取り付けて（付帯させて）この移動体の姿勢、移動ルート、移動速度、移動体各部位の詳細な動きなどの行動データおよび移動環境のデータをメモリに記憶させるデータロガー装置に関する。

特許第３１５６１１７号明細書（特許文献１）は、導電性の十分低い淡水中において該水中を自由行動する魚、亀、イルカ、鯨などの移動体（信号源）に取り付けた電極、温度センサ、圧力センサ、速度センサ、位置センサないしトランスジューサなどから得られる電磁波信号をとぎれなく受信するための水中テレメトリー装置であって、該水中に多数の単位受信アンテナをお互いに大略波長以上の距離を離して分布配置し、これら多数の単位受信アンテナの各々から得られる受信信号をすべて大略同振幅および同位相にて加算して受信機入力とする如く構成した水中テレメトリー装置を提案する。

また、特開２００９-２９０４号公報（特許文献２）は、河川の一部または湖沼の一部若しくは全部を調査領域として、水生動物の位置や行動を調査するための調査方法であって、水生動物に発信器を装着し、調査領域を横断するように延設された長線状のアンテナを、少なくとも１本有するアンテナ部を設け、前記アンテナ部に受信部を接続し、前記アンテナ部を介して前記発信器からの信号を前記受信部で受信して、該受信信号に基づいて水生動物の位置を特定する調査方法を提案する。

また、特開２００３−２３５３８２号公報（特許文献３）は、頭部と該頭部から延びた結合軸とが一体に形成された雄ハーフと、上記結合軸が通される結合孔が形成された雌ハーフとで構成され、上記結合軸は頭部寄りの首部と針部を有しこれら首部と針部との連続部に頭部側を向いた係合面が設けられ、前記結合孔の内周面には上記係合面が係合する抜止め面が設けられた動物管理用タグを動物に付帯させ、このタグに付与した電子データを検出して動物管理を行うコンピュータ利用の動物管理システムを提案する。

さらに、特開２００７−２２８９３５号公報（特許文献４）は、森林、河川、湖畔等の様々な自然環境において、両生類、爬虫類、鳥類、猛禽類、魚類、小型哺乳類等の小動物に小型発信器をバンド体で付帯させ、小動物の行動を長期間に渡り追跡することにより、小動物の生態系行動範囲の確認を行なうことを可能とした、小動物の生態系行動範囲の確認方法と、小動物の生態系行動範囲の確認用装置を提供する。

また、特開２００８−２２８５７３号公報（特許文献５）は、牛などの反芻動物の首にはめる首輪に取り付けられた、反芻動物から見て前後方向（２軸）の加速度を計測する加速度センサおよび／または反芻動物の下顎部および体部の温度を計測する温度センサを取り付け、これら２軸の加速度センサおよび／または温度センサにより計測された加速度データおよび／または温度データに基づいて反芻動物の健康状態、発情や分娩のタイミングを把握する健康管理システムを提供する。

前記特許文献１および特許文献２に記載の水中テレメトリー装置においては、アンテナの設置が必要であり、観察できる地域範囲も狭い欠点がある。また、特許文献３、特許文献４および特許文献５に記載のタグやセンサは耐圧性に乏しく、イルカや鯨等の水深３００〜２，０００ｍまで潜る哺乳類動物には使用できない。

これら欠点を解消する手段として国立極地研究所の渡辺佑基は、雑誌「バイオロギング」（非特許文献１）で図６に示すデータロガー１００とカメラデータロガーのそれぞれをアルミニウム製円筒状ハウジング内に封入させ、この２つの円筒形状ロガーを浮力体に取り付け、さらにＶＨＦ発信器とアンテナと切り離しクロックタイマー設定機器を備えた切り離し装置にケーブルを利用してアルミニウム板を切り離し装置に固定した装置をアザラシやチョウザメなどの動物にアルミニウム板などの固定用接着剤パッドを介して取り付け、これら移動体の移動環境データ（温度、水深）をデータロガー１００（中央演算装置とメモリーを備える）に記録させ、クロックタイマーに設定された日時、時刻となったら移動体よりデータロガーを切り離し、水面に漂うデータロガーをＶＨＦ発信器から発信される電波で探して回収し、回収したデータロガーをパソコンに接続し、ＣＲＴ画面に映し出されたデータを読み取る回収システムを提案した。

なお、技術分野は本発明と異なるが、特開２００９−７９９８１号公報（特許文献６）は、３軸加速度センサを用いて鉄道車両走行過重積載時のバラスト砕石の３次元的な運動（並進運動および回転運動）を測定し、砕石内部でデジタル信号として変換した後、光ケーブルを用いてノイズのないクリーンなデジタル情報としてデータ転送することを開示する。

特許第３１５６１１７号明細書特開２００９−２９０４号公報特開２００３−２３５３８２号公報特開２００７−２２８９３５号公報特開２００８−２２８５７号公報特開２００９−７９９８１号公報日本バイオロギング研究会編、「バイオロギング−最新科学で解明する動物生態学」、京都通信社発行、２００９年９月１８日発行、６３頁

前記非特許文献１に開示されるデータロガーは、カメラデータロガーを併設しているので、移動体の動画映像およびその周囲画像も記録できる利点がある。ただし、非特許文献１の６３頁に開示されるデータロガー装置の円筒状ハウジングの長さは１０ｃｍと開示されるが、一緒に搭載される環境データを採るセンサ名およびデータロガー装置の内部構造については何ら開示がなされていない。

本発明は、移動体の移動時の姿勢も分析できるデータを記憶させることができる、よりコンパクト構造の耐圧性データロガー装置の提供を目的とする。

請求項１の発明は、メモリ基板（１０１）とＭＣＵ基板（１０２）とこれら両者の基板間のデータをやり取りするための伝送路（１０８）とインターフェースボックス（２０５）を円筒状耐圧ハウジング材で構成される本体シリンダ（３）の内部に封入させ、かつ、前記インターフェースボックス（２０５）に接続するインターフェイス基板（９）を本体シリンダ（３）の後部に備えさせ、前記本体シリンダ（３）の前部にセンサキャップ（１）をセンサ押さえ（２）を介在させて蓋をし、動作用電源電池（６）を内蔵する電池ケース（５）および電池ケース押さえバネ（７）を内装した電池キャップ（８）を前記本体シリンダ（３）の後部外周に嵌めたＯリング上に嵌め込み、前記電池キャップ（８）をネジ回しして前記本体シリンダ（３）後部をシールさせたデータロガー装置（１００）であって、
前記メモリ基板（１０１）は、メモリ装置（１０３）とサーミスタ（１０４）と圧力センサ（１０５）と照度センサ（１０６）とアナログ信号をデジタル信号に変換する第一ＡＤコンバータ（１０７）と前記伝送路（１０８）を搭載し、前記サーミスタ（１０４）より発信されるアナログ信号を前記第一ＡＤコンバータ（１０７）に受信および前記圧力センサ（１０５）より発信されるアナログ信号を前記第一ＡＤコンバータ（１０７）に受信させ、この第一ＡＤコンバータより発信されるデジタル信号を前記伝送路（１０８）に送信させ、前記メモリ装置（１０３）に記憶させる構造を採り、
前記ＭＣＵ基板（１０２）は、３軸加速度センサ（２０１）とこの３軸加速度センサより発信されるアナログ信号を中央演算装置（ＭＣＵ）のＩＣチップ（２０３）に内蔵されるＡＤコンバータに受信させる第二ＡＤコンバータ（２０４）とＭＣＵ動作用電源（６）とホストパーソナルコンピュータと接続する前記インターフェースボックス（２０５）および起動確認ＬＥＤ（１２）を搭載するＭＣＵ基板であり、
前記メモリ基板（１０１）とＭＣＵ基板（１０２）とＭＣＵ動作用電源（６）は、前記本体シリンダ（３）内に収納されており、
前記データロガー装置（１００）を移動体に取り付ける際、前記動作用電源電池（６）前側をインターフェイス基板（９）に押し当てたときに前記センサキャップ（１）部側から見て起動確認ＬＥＤ（１２）が点滅していることを確認することができること、
を特徴とするデータロガー装置（１００）を提供するものである。

３軸加速度センサより発信されるデータより移動体が直進か後退か旋回しているか、食事中か、休息中か、敵からの逃避なのかなどの姿勢、移動体細部の顎、鰭、鰓、心臓などの部位の動きを読み取ることができる。また、サーミスタにより温度を、圧力センサより水中深度や空中高さの環境データを読み取ることができる。さらに必要なセンサの部材を選択して搭載させたことにより耐圧性円筒状ハウジングの外寸を直径１２．０ｍｍ、長さ４５．０ｍｍとコンパクト化に成功した。このコンパクト化によりデータロガー装置を生物に付帯させるときの生物にかかる負荷が低減される。

図１は本発明のデータロガー装置のブロック図である。図２は本発明のデータロガー装置の部品組み立て図である。図３は本発明のデータロガー装置の断面図である。図４は図３におけるＡ−Ａ断面図である。図５は図３におけるＢ−Ｂ断面図である。図６はデータロガー装置を動物に付帯させる状態を示す図である（公知）。

以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１、図２および図３に示す本発明のデータロガー装置１００は、メモリ基板１０１とＭＣＵ基板１０２とこれら両者の基板間のデータをやり取りするための伝送路（ＢＵＳ）を円筒状ハウジング材（センサキャップ１と本体シリンダ３と電池キャップ８）内部に封入させたデータロガー装置である。

前記メモリ基板１０１は、メモリ装置１０３，１０３とサーミスタ１０４と圧力センサ１０５と照度センサ１０６を搭載するとともに、アナログ信号をデジタル信号に変換する第一ＡＤコンバータ１０７と前記伝送路（ＢＵＳ）１０８を搭載し、サーミスタ１０４より発信されるアナログ信号を前記第一ＡＤコンバータ１０７に受信および圧力センサ１０５より発信されるアナログ信号を前記第一ＡＤコンバータ１０７に受信、照度センサ１０６より発信されるアナログ信号を前記第一ＡＤコンバータ１０７に受信させ、前記第一ＡＤコンバータ１０７より発信されるデジタル信号を伝送路（ＢＵＳ）に送信させ、メモリ装置１０３に記憶させる構造を採る。

図１、図２および図３に示すように、前記ＭＣＵ基板１０２は、３軸加速度センサ２０１とこの３軸加速度センサより発信されるアナログ信号を中央演算装置（ＭＣＵ）のＩＣチップ“ルネサス社のＨ８/３８６０２Ｒ”（商品名）２０３に内蔵されるＡＤコンバータに受信させる第二ＡＤコンバータ２０４とＭＣＵ動作用電源６と、起電確認ＬＥＤ１２と、ホストパーソナルコンピュータ（図示されていない）と接続するインターフェイス基板（ＩＦ基板）９を備えるインターフェースボックス２０５を搭載する。なお、中央演算装置（ＭＣＵ）はカレンダ・時計機能を備える。また、２０６はＭＣＵ基板回路保護本体シリンダである。照度センサ１０６やソナーセンサ、アンモニア濃度センサ、炭酸ガス濃度センサなどの任意目的のセンサは、データロガー装置１００の容積が大型とならない限りの範囲においてオプションで取り付けることもできる。

前記ホストパーソナルコンピュータ（図示されていない）と接続するインターフェースボックス２０５は、３．６Ｖ−９．０Ｖの電源と、アース、クロック（ＣＬＫ）、送信データ配線（ＴｘＤ）、受信データ配線（ＲｘＤ）と接続可能となっている前記インターフェイス基板（ＩＦ基板）９と接続する。なお、データロガー装置１００の稼動開始時には、図３に示すように動作電源６である３個の電池が前記インターフェイス基板９に押し当てられる。

前記メモリ基板１０１とＭＣＵ基板１０２とＭＣＵ動作用と電源６は、図２に示すようにアルミニウム製本体シリンダ３内に収納され、ついで、本体シリンダ３にセンサキャップ１をセンサ押さえ２を介在させて蓋をし、本体シリンダ３後部外周にＯリング４を嵌め、ついで電池ケース５内の動作用電源電池６前側をインターフェイス基板９に押し当てつつ、電池ケース押さえバネ７を内装した電池キャップ８を前記本体シリンダ３後部外周に嵌めたＯリング上に嵌め込み、電池キャップをネジ回しして前記本体シリンダ３後部をシールさせる。移動体に取り付ける際、センサキャップ１を見て起動確認ＬＥＤ１２が点滅していることを確認する。

このデータロガー装置１００を哺乳類動物や魚等の移動体に取り付ける方法は、前記非特許文献１に記載されるように固定用接着パッドを介して付帯させてもよいし、生物分解性繊維バンドを介して付帯させてもよいし、データロガー装置１００の固定用装着パッドの裏面に接着剤を塗布し、塗布した接着剤面に生物分解性繊維製布を押し当て、ついで、この生物分解性繊維製布を移動体に接着剤で接着または縫い着けてもよい。あるいは、移動体に吸盤でデータロガー装置を装着させてもよい。

移動体が観測者の元に通常戻ってくる牛や馬のような動物および決まった経路を通って帰る鳩のような移動体であれば、移動体を捕獲または捕まえ、データロガー装置１００を容易に回収できる。しかし、鯨、イルカ、アザラシ、鮫のように遊泳する地域が広範囲であり、再捕獲することが困難である移動体であるときは、非特許文献１に記載のようにデータロガー装置１００に切り離し装置を併設させて移動体に付帯させ、一定観測期間に到達したらタイマーでデータロガー装置１００を移動体より切り離し、水面に漂うデータロガー装置１００を電波で探し出し回収する。

回収したデータロガー装置１００をホストパーソナルコンピュータにインターフェースボックスを利用して接続し、データロガー装置１００のメモリに蓄積された移動体の姿勢、移動ルート、移動速度、移動体各部の詳細な動きなどの行動データ、および水深や水温もしくは大気高度や大気温度などの環境データなどを分析する。

姿勢の分析は、既述した直進、後進、旋回などの動き方向の姿勢、あご、鰓、鰭、心臓などの部位の動きの分析の他に、安全に遊泳するときの平均速度の算出、楽に飛行できるときの鳥類の羽ばたきの周波数の算出、移動体が敵に追われて危険から逃れるときの旋回方向、旋回半径、逃避速度の算出にも利用できる。また、速度や密度から移動体の体脂肪率の推定計算にも利用できる。

本発明のデータロガー装置はコンパクトであり、非特許文献１に記載の１／２サイズであるので移動体への付帯が容易である。また、温度センサ、圧力センサの環境条件測定センサとともに、３軸加速度センサを内蔵させたことにより移動体の姿勢のデータの蓄積も可能となった。

１００データロガー装置
１０１メモリ基板
１０２ＭＣＵ基板
１０３メモリ
１０４サーミスタ（温度センサ）
１０５圧力センサ
１０６照度センサ
１０７第一ＡＤコンバータ
１０８伝送路（ＢＵＳ）
２０１３軸加速度センサ
２０３ＩＣチップ（中央演算装置ＭＣＵ）
２０４第二ＡＤコンバータ
２０５インターフェースボックス
３円筒状耐圧ハウジング材の本体シリンダ
６ＭＣＵ動作用電源
６動作用電源電池
９インターフェイス基板（ＩＦ基板）
１２起動確認ＬＥＤ

Claims

メモリ基板（１０１）とＭＣＵ基板（１０２）とこれら両者の基板間のデータをやり取りするための伝送路（１０８）とインターフェースボックス（２０５）を円筒状耐圧ハウジング材で構成される本体シリンダ（３）の内部に封入させ、かつ、前記インターフェースボックス（２０５）に接続するインターフェイス基板（９）を本体シリンダ（３）の後部に備えさせ、前記本体シリンダ（３）の前部にセンサキャップ（１）をセンサ押さえ（２）を介在させて蓋をし、動作用電源電池（６）を内蔵する電池ケース（５）および電池ケース押さえバネ（７）を内装した電池キャップ（８）を前記本体シリンダ（３）の後部外周に嵌めたＯリング上に嵌め込み、前記電池キャップ（８）をネジ回しして前記本体シリンダ（３）後部をシールさせたデータロガー装置（１００）であって、
前記メモリ基板（１０１）は、メモリ装置（１０３）とサーミスタ（１０４）と圧力センサ（１０５）と照度センサ（１０６）とアナログ信号をデジタル信号に変換する第一ＡＤコンバータ（１０７）と前記伝送路（１０８）を搭載し、前記サーミスタ（１０４）より発信されるアナログ信号を前記第一ＡＤコンバータ（１０７）に受信および前記圧力センサ（１０５）より発信されるアナログ信号を前記第一ＡＤコンバータ（１０７）に受信させ、この第一ＡＤコンバータより発信されるデジタル信号を前記伝送路（１０８）に送信させ、前記メモリ装置（１０３）に記憶させる構造を採り、
前記ＭＣＵ基板（１０２）は、３軸加速度センサ（２０１）とこの３軸加速度センサより発信されるアナログ信号を中央演算装置（ＭＣＵ）のＩＣチップ（２０３）に内蔵されるＡＤコンバータに受信させる第二ＡＤコンバータ（２０４）とＭＣＵ動作用電源（６）とホストパーソナルコンピュータと接続する前記インターフェースボックス（２０５）および起動確認ＬＥＤ（１２）を搭載するＭＣＵ基板であり、
前記メモリ基板（１０１）とＭＣＵ基板（１０２）とＭＣＵ動作用電源（６）は、前記本体シリンダ（３）内に収納されており、
前記データロガー装置（１００）を移動体に取り付ける際、前記動作用電源電池（６）前側をインターフェイス基板（９）に押し当てたときに前記センサキャップ（１）部側から見て起動確認ＬＥＤ（１２）が点滅していることを確認することができること、
を特徴とするデータロガー装置（１００）。