JP7492164B2

JP7492164B2 - 検知システム

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Publication number: JP7492164B2
Application number: JP2022566546A
Authority: JP
Inventors: 博章田口; 三佳誉岩田; 正也野原; 武志小松
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2024-05-29
Anticipated expiration: 2040-12-02
Also published as: JPWO2022118396A1; WO2022118396A1; US20230419812A1

Description

本発明は、一次電池および無線通信部を備えるキャップ、および、検知システムに関する。

従来、使い捨て一次電池としてアルカリ電池やマンガン電池、空気電池が広く使用されている。また、近年ＩｏＴ（Internet of Things）の発展において、土壌や森の中など自然界のあらゆる所に設置して用いるばらまき型センサの開発も進んでいる。そのため、従来のモバイル機器のみならず、これらのセンサなど様々な用途に対応した小型の高性能なリチウムイオン電池が普及している。

これらの一般的な使い捨て電池は、電極が電解液（電解質溶液）に接触した状態であるため、自己放電を起こす。また、電解液として、水酸化ナトリウム水溶液などの強アルカリまたは有機電解液が使用されているため、安全性や環境への問題が指摘されており、取扱いが容易ではないという問題がある。そのため、使用時に電池セル内に電解液を注入するタイプの電池が研究されている。

特開２０１４－１１４０６６号公報特開２００５－３２１９３５号公報特開２０１１－２１３３７８号公報

日本技能電子株式会社、"ＮＯＰＯＰＯ災害時用水電池"、online、平成28年7月28日検索、インターネット（URL: http://www.aps-j.jp/pdf/NWPx3.pdf）

長期保存向けの非常用電池として、単３型または単４型の小型水電池：NOPOPO(商品名)が販売されている（非特許文献１）。この電池には、使用時に水や電解液を加えるための注入口が設けられている。しかしながら、専用のスポイトで水や電解液を注入する必要があり、注入が困難である。また、注入量が分かりにくく、電解液が漏洩する可能性、注入するための水や電解液がない状態では利用することが出来ないなどの問題が懸念される。

また、商品管理にRFID(Radio Frequency Identification)タグを用いた情報表示技術が利用されている。RFIDタグでは、商品の形態にあわせた加工や小型化、薄型化が可能であり、また数百バイトのデータを記録でき、リーダーライタを近距離に持ってくることで、無線通信が可能となる（特許文献１－３）。

しかしながらパッシブ通信タイプのRFIDタグでは、電源を内蔵せず、リーダーライタから発信される信号を電力に変換して動作するため、リーダーライタから数センチから２ｍ程度の至近距離でしか動作しない。また、RFIDタグの情報を利用する際には、リーダーライタの付近にRFIDタグを近付ける、あるいは、リーダーライタをRFIDタグに近付ける必要があり、煩雑である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、長期保存が可能な電源を用いて情報発信が可能な容器のキャップを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様は、容器のキャップであって、無線通信部と、前記無線通信部に給電する一次電池とを備え、前記一次電池は、負極と、正極と、セパレータとを備える基本セルと、前記基本セルとは別室に内包された電解液と、前記別室の封止弁と、を備え、前記封止弁を引き抜くことで、前記セパレータに前記電解液が接触して発電が開始され、前記無線通信部は、前記一次電池の発電により動作し、前記容器の開封通知を送信する。

本発明の一態様は、上記キャップと、サーバとを備える検知システムであって、前記無線通信部は、当該キャップの容器に保存された商品の商品IDを含む前記開封通知を送信し、前記サーバは、前記開封通知を受信することで前記容器の開封を検知する検知部を備える。

本発明によれば、長期保存が可能な電源を用いて情報発信が可能な容器のキャップを提供することができる。

図１は、実施の形態におけるキャップの構成図である。図２は、検知システムの構成図である。図３は、サーバの動作を示すフローチャートである。図４は、スタック化された一次電磁を備えるキャップの構成図である。図５は、一次電池動作時の電池電圧の経時変化を示すグラフである。図６は、ハードウェア構成例である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

＜無線通信ＩＣ付キャップ＞
図１は、実施の形態における無線通信ＩＣ付キャップ（以下、「キャップ」）１００の構成例を示す構成図である。キャップ１００（容器蓋）は、図示しない容器本体（以下「容器」）を密閉するための部材であり、容器の開口を閉塞し、容器口部の周りに被せられる。容器には、例えば、飲料、食品などの様々な物を保存することができる。

図示するキャップ１００は、頂壁（天面部）１１１と、その周囲から垂下するスカート壁１１２とを有する。スカート壁１１２内周には、容器の口部外周のねじと係合するねじ部が備えらえている。

また、本実施形態のキャップ１００は、無線通信ＩＣ（無線通信部）３００と、一次電池２００とを備える。図示する無線通信ＩＣ３００と、一次電池２００とは、頂壁１１１と、スカート壁１１２との間に配置されているが、これに限定されない。

（一次電池）
一次電池２００は、基本セル２１０と、封止弁２０８と、貯水室２０７－２（別室）と、電池筐体２０７とを備える。

基本セル２１０は、負極２０１と、導電性材料を含む負極集電体２０２と、正極２０３と、導電性材料を含む正極集電体２０４と、負極２０１と正極２０３とに挾まれて配置されたセパレータ２０５とを備える。正極２０３は、セパレータ２０５と接する面以外の部分の一部は、大気に暴露されている。正極２０３は、キャップ１００および電池筐体２０４の空気孔２０７－３から空気を取り込む。正極２０３は、ガス拡散型の正極である。負極２０１は、マグネシウムなどの金属を含む。

封止弁２０８は、貯水室２０７－２を封止する弁である。具体的には、封止弁２０８は、基本セル２１０と、貯水室２０７－２とを隔てる部材である。貯水室２０７－２は、基本セル２１０とは別の部屋であって、電解液２０９が内包される。

この一次電池２００では、封止弁２０８を引き抜くことで、セパレータ２０５に電解液２０９が接触して発電が開始される。具体的な発電方法は、ユーザーがキャップ１００から封止弁２０８を取り外す（引き抜く）ことで、セパレータ２０５の下部が貯水室２０７－２の電解液２０９と接して給水され、セパレータ２０５が湿潤する。これにより、セパレータ２０５が電解液２０９を吸い上げることで、セパレータ２０５を通じて電解溶液２０９が毛細管現象により取り込まれ、正極２０３および負極２０１と接することで発電が開始される。

このような一次電池において、セパレータ２０５は、吸水性を有する絶縁体であればよい。例えば、コーヒーフィルタ、キッチンペーパー、紙などをセパレータ２０５に用いることが可能である。植物繊維からつくられるセルロース系セパレータのような、強度を保ちつつ自然分解される材料のシートを、セパレータ２０５に用いると低環境負荷である。

電解液２０９を保水するために、電解液２０９に寒天、セルロース、吸水ポリマーなどを加えても良い。例えば、電解液２０９の作成時に粉末の寒天を加熱および冷却して混合して、電解液２０９を電解ゲルにして保液(水)性を高めることとしてもよい。

電池筐体２０７は、基本セル２１０および貯水室２０７－２を内部に維持することが可能な材料であれば材質や形状は特に限定はされない。電池筐体２０７には、例えば、公知のラミネートフィルム型を使用することができる。また、電池筐体２０７を自然分解される材料で構成する場合は、天然物系、微生物系、化学合成系のいずれの材料でも良い。例えば、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリグリコール酸、変性ポリビニルアルコール、カゼイン、変性澱粉などを用いることができる。特に、植物由来のポリ乳酸などの化学合成系が好ましい。電池筐体２０７に適用可能な材料の例としては、市販の生分解性プラスチックおよびそのフィルムの他、牛乳パックなどに用いられるポリエチレンなどの樹脂の被膜が形成されている用紙、寒天フィルムなども使用できる。

また、電池筐体２０７の形状は、生分解性プラスチックを加工することで得られる形状であれば限定されない。

なお、電池筐体２０７は、負極側の電池筐体と、正極側の電池筐体とを備えてもよい。上述した材料で構成した負極側の電池筐体と、正極側の電池筐体とを、周縁部で接着することで、電池内部を密閉することができる。

接着方法としては、熱シールまたは接着剤を使用する例が挙げられ、特に限定はされない。熱シールでの接着が困難な場合は、接着剤を使用することが好ましい。負極側の電池筐体および正極側の電池筐体の周縁部の一部を接着せずに開放しておくことで、空気孔２０７-３が形成され、空気の取り込が可能となる。

なお、負極２０１、負極集電体２０２、正極２０３、正極集電体２０４およびセパレータ２０５は、電池として作動するためのこれらの配置が損なわれない限り、これらの形状は限定されない。例えば、平面視で、四角形または円形のシート形状、あるいは、ロールした形状で使用することができる。

なお、一次電池２００および無線通信ＩＣ３００を内蔵するキャップ１００の材料選択ポリシーは、上述の電池筐体２０７と同様であり、低環境負荷な材料を用いることが望ましい。

本実施形態における一次電池を構成する正極２０３には、一般的な金属空気電池の正極に用いられる導電性材料を用いることが出来る。例えば、炭素材料があげられるがこれに限定はされない。

正極２０３は、カーボン粉末をバインダーで成形するといった公知のプロセスで作製することができる。しかしながら、一次電池では、正極内部に反応サイトを多量に生成することが重要であり、正極は、高比表面積であることが望ましい。カーボン粉末をバインダーで成形してペレット化することで作製している正極の場合、高比表面積化した際に、カーボン粉末同士の結着強度が低下し、構造が劣化することで、安定して放電することが困難であり、放電容量が低下する。

これに対し、例えば、三次元ネットワーク構造を有する共連続体を正極に用いた場合、バインダーを使用する必要がなく、放電容量を高くできるようになる。したがって、正極２０３に三次元ネットワーク構造を有する共連続体を用いることが好ましい。

また、正極２０３は、触媒を担持していてもよい。触媒は、特に限定はされないが、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、ＣｕおよびＭｏからなる群より選択される少なくとも１つの金属、あるいは、Ｃａ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｏからなる群より選択される少なくとも１つの金属の金属酸化物を含むことが好ましい。金属としては、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎが好ましい。金属酸化物としては、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎからなる群より選択される１つの金属の金属酸化物、または、これらの群より選択される少なくとの２の金属の複合酸化物が好ましい。

次に、負極２０１について説明する。負極２０１は、負極活性物質を含む。この負極活性物質は、一次電池の負極材料として用いることができる材料であれば特に限定されない。例えば、負極２０１は、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、および鉄からなる群より選択される少なくとも一種類の金属を含む。具体的には、負極２０１は、これらの群より選択される一種類以上の金属でもよいし、または、これらの群より選択される１種類以上の金属を主成分とした合金でもよい。

負極２０１は、公知の方法で形成することができる。例えば、市販の金属または合金の板または箔を所定の形状に成形して用いることができる。

次に、電解液２０９に含まれる電解質について説明する。電解質は、正極２０３および負極２０１間で金属イオンおよび水酸化物イオンの移動が可能な物質であれば特に限定はされない。例えば、電解質には、酢酸マグネシウム、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどを用いることが好ましい。ただし、環境への影響を配慮した場合、中性の電解質を用いるのが好ましい。なお、電解液２０９は、上述の電解質が溶液中に入っているものを指す。

次に、正極集電体２０４について説明する。正極集電体２０４は、公知のものを使用することができる。例えば、カーボンシート、カーボンクロス、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ板を使用すればよい。

負極集電体２０２についても、公知のものを使用することができる。負極２０３に金属を用いる場合は、一次電池２００は、負極集電体を備えなくてもよい。この場合、負極２０１から直接端子を外部（ここでは、無線通信ＩＣ３００）に取り出しても良い。

ここで、正極２０３および負極２０１における電極反応について、負極にマグネシウム金属を用いた一次電池の場合を例にとって説明する。正極反応は、導電性を有する正極２０３の表面において、空気中の酸素および電解質が接することで、以下に示す反応が進行する。

１／２Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^-→２ＯＨ^-・・・（１）
一方、負極反応は、セパレータ２０５により供給される電解液２０９に接している負極２０１において、以下に示す反応が進行し、負極２０１を構成するマグネシウムが電子を放出し、電解液２０９中にマグネシウムイオンとして溶解する。

Ｍｇ→Ｍｇ²⁺＋２ｅ^-・・・（２）
これらの反応により、放電を行うことが可能である。全反応は、以下のとおりであり、水酸化マグネシウムが生成（析出）する反応である。理論起電力は約２．７Ｖである。

Ｍｇ＋１／２Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）₂・・・（３）
このように、一次電池は、負極２０１の表面において、式（２）で示す反応が進行する。

上述した構成の一次電池を自然分解される材料から構成した場合、例えば、土壌の水分センサなどの使い捨てデバイスで使用した際に、時間がたつにつれて自然分解され、電池を回収する必要がない。また、自然由来の材料や肥料成分で構成されているため、土壌以外にも、森の中や海中などの自然界で使用しても環境に対する負荷が極めて低い。

（無線通信ＩＣ）
次に無線通信ＩＣ３００について説明する。無線通信ＩＣ３００は、任意の情報が記録された無線通信が可能なIC（Integrated Circuit）であって、一次電池２００の発電により動作する。図示する無線通信ＩＣ３００は、通信回路３１０と、演算回路３１１と、
アンテナ（通信用アンテナ）３１２と、給電回路３１３とを備える。

給電回路３１３には、一次電池２０が直列に接続されている。一次電池２００の電圧が十分で演算回路３１１の動作が可能であり、昇圧の必要がない場合は、給電回路３１３は省略してもよい。

演算回路３１１は、所定の処理を実行する。本実施形態の演算回路３１１は、通信回路３１０およびアンテナ３１２を制御して所定の情報を送信する。演算回路３１１は、所定の情報として、キャップ１００の容器の開封通知を送信してもよい。また、演算回路３１１は、キャップ１００の容器に保存された商品（製品）の商品ＩＤ（識別情報）を含む開封通知を送信してもよい。演算回路３１１には、商品ＩＤが格納されているものとする。

通信回路３１０は、演算回路３１１の制御に従って、アンテナ３１２を用いて所定の情報を送信する。通信回路３１０は、モバイル通信、小電力無線局を介した通信、および音波を用いた通信の少なくとも１つを用いて、開封通知などの所定の情報を送信する。小電力無線局には、小電力データ通信システムの無線局（無線LAN、Bluetoothなど）、および、ARIB（STD-T67、STD-T93、STD-T108など）の標準規格に準拠した特定小電力無線局の少なくとも１つが含まれる。音波を用いた通信の場合、アンテナ３１２は、スピーカに置き換えることも可能である。

無線通信ＩＣ３００についても、自然界で使用しても環境に対する負荷が極めて低い材料で構成すること、あるいは、環境への負荷が懸念される材料の使用量を極力低減することが望ましい。

前述のとおり、一次電池２００のセパレータ２０５が電解液２０９に接していない状態では、負極集電体２０２及び正極集電体２０４は、互いに絶縁されている。また負極集電体２０２および正極集電体２０４は、給電回路３１３に接続されている。

一次電池２００から封止弁２０８を取り外すことで、セパレータ２０５の一部（図１では、下部）が貯水室２０７－２の電解液２０９と接する。これにより、セパレータ２０５が電解液２０９を吸い上げることで、電解液２０９がセパレータ２０５を通じて毛細管現象により基本セル２１０に取り込まれ、正極２０３および負極２０１と接することで発電が開始される。

この発電のエネルギーを用いて、無線通信ＩＣ３００は動作し、所定の情報を送信する。これにより、後述するサーバ１は、キャップ１００の容器が開封されたことを検知する。

＜検知システム＞
次に、本実施形態の検知システムについて説明する。本実施形態では、サーバ１がキャップ１００から送信される情報を収集し、ユーザーの健康管理、商品の発注処理など処理を行うものとする。

図２は、実施形態の検知システムの構成を示す構成図である。図示する検知システムは、前述のキャップ１００と、ゲートウェイ４と、サーバ１と、データベース（ＤＢ）２と、ＥＣ（Electronic Commerce）システム３とを備える。図示する例では、キャップ１０
０は、飲み物が格納されたボトル（飲料用容器）を密閉する蓋である。

ユーザーは、ボトルの飲み物を飲む際に、キャップ１００をボトルから外してボトルを開封するとともに、キャップ１００から封止弁２０８を引き抜き、取り外す。ユーザーは、ボトルを開封した後に封止弁２０８を取り外してもよいし、ボトルを開封する前に後封止弁２０８を取り外してもよい。

キャップ１００の封止弁２０８の引き抜きに連動し、キャップ１００内の一次電池２００が発電し、無線通信ＩＣ３００が駆動する。無線通信ＩＣ３００が送信する情報は、ゲートウェイ４を介してサーバ１へ送信される。ここでは、無線通信ＩＣ３００は、キャップ１００の容器に保存された商品の商品ＩＤを含む開封通知を送信する。

ゲートウェイ４は、キャップ１００から商品ＩＤを含む開封通知を受信すると、開封通知に自身の装置ＩＤを付加してサーバ１に送信する。各ユーザーは、自身のゲートウェイ４を所有している。したがって、ゲートウェイ４の装置ＩＤは、ユーザーＩＤとしての役割を有する。

キャップ１００の通信回路３１０は、前述のとおり、モバイル通信、小電力無線局を介した通信、音波などを用いてゲートウェイ４と通信する。それに伴い、経由するゲートウェイ４の通信方式も異なる。

なお、ゲートウェイ４には、ユーザーが所有するスマートフォンなどの情報端末を用いることも可能である。ゲートウェイ４にスマートフォンを使用した場合、当該スマートフォンは、サーバ１からの通知または問い合わせに用いるユーザー端末としても利用することができる。

サーバ１は、キャップ１００からの情報を収集し、キャップ１００の商品の在管管理、ユーザーの健康管理、情報発信などの処理を行ってもよい。図示するサーバ１は、検知部１１と、処理部１２とを有する。

検知部１１は、キャップ１００から送信された情報（開封通知）を受信することで、キャップ１００の容器が開封されたことを検知する。検知部１１は、ゲートウェイ４を介して、当該ゲートウェイ４により装置ＩＤが付加された開封通知を受信してもよい。

処理部１２は、検知部１１が開封通知を受信すると、開封通知に含まれる装置ＩＤに対応するユーザーのサービス種類に応じて、開封通知に含まれる商品ＩＤの商品を発注し、または、前記商品を摂取が所定の閾値を超えた場合にアラートを通知してもよい。

具体的には、処理部１２は、開封通知に基づいて、データベース２を更新してもよい。また、処理部１２は、各ユーザーが契約しているサービス情報（所定のポリシー）に従って、健康情報等に関するアラートの通知、外部のＥＣシステム３と連携し、キャップ１００の商品の発注処理を行ってもよい。

データベース２には、各種の情報が登録されている。本実施形態では、ユーザテーブル、在庫管理デーブル、健康管理テーブル、商品情報テーブルが格納されている。ユーザテーブルには、検知システムのサービスを利用する各ユーザーに関するユーザー情報が記憶されている。ユーザー情報には、ユーザー毎に、商品ＩＤ、ゲートウェイ４の装置ＩＤ、サービス種類等が含まれる。

在庫管理テーブルには、ユーザー毎に、商品ＩＤの商品の在庫数が記憶されている。健康管理テーブルには、ユーザー毎に、糖分、カロリー等の所定の管理対象の項目（栄養成分）の摂取量が記憶されている。商品情報テーブルには、商品ＩＤ毎に、当該商品に含まれる各種の栄養成分が記憶されている。

ＥＣシステム３は、複数の企業や個人商店がインターネット上で出店するシステムである。なお、検知システムのキャップ１００、ゲートウェイ４、サーバ１、データベース２の数は図２に示す例に限定されるものではなく、運用規模に応じて変更が可能である。

＜サーバの動作＞
次に、キャップ１００から開封通知を受信したサーバ１の処理について説明する。

図３は、サーバ１の処理を示すフローチャートである。サーバ１の検知部１１は、キャップ１００から送信された開封通知を受信する（Ｓ１１）。開封通知には、無線通信ＩＣ３００が設定したキャップ１００の容器の商品ＩＤと、ゲートウェイ４が付加した装置ＩＤとが含まれる。

検知部１１は、ユーザテーブルを参照し、受信した開封通知の正当性を判定する（Ｓ１２）。具体的には、検知部１１は、データベース２の開封通知に含まれる商品ＩＤおよび装置ＩＤの組み合わせが、ユーザテーブルに登録されている場合は正当なユーザーから送信された開封通知であると判定し、ユーザテーブルに登録されていない場合は正当なユーザーから送信された開封通知でないと判定する。

正当なユーザーからの開封通知でないと判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、検知部１１は、受信した開封通知を廃棄する（Ｓ２６）。これにより、誤って送信された開封通知を排除することができる。

正当なユーザーからの開封通知であると判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、処理部１２は、ユーザテーブルを参照して装置ＩＤに対応するユーザーのサービス種類（動作ポリシー）を取得する（Ｓ１３）。

例えば、サービス種別が発注サービスの場合、処理部１２は、開封通知に含まれる商品ＩＤの商品の在庫を管理し、在庫が少なくなるとＥＣシステム３に発注指示を送信してもよい。具体的には、処理部１２は、開封通知を受信すると、ユーザーがキャップ１００の商品を消費したとみなし、当該ユーザーの在庫管理テーブルの当該商品の在庫の数を１つ減算して更新する（Ｓ１４）。

処理部１２は、更新後の在庫の数が閾値Ｎより小さいか否かを判定する（Ｓ１５）。在庫の数が閾値Ｎより小さい場合で（Ｓ１５：ＹＥＳ）、自動発注が可能なユーザーで（Ｓ１６：ＹＥＳ）、発注時にユーザーの確認が不要な場合（Ｓ１７：ＮＯ）、処理部１２は、開封通知で指定された商品ＩＤの商品を所定数だけ発注する発注指示を、ＥＣシステム３に送信する（Ｓ１８）。そして、処理部１２は、在庫管理テーブルの在庫数に発注した数を加算し、在庫管理テーブルを更新する（Ｓ１９）。なお、Ｓ１５～Ｓ１９の閾値Ｎ、自動発注可能なユーザーか否か、ユーザーの確認の要否については、ユーザテーブルに設定されている。

発注時にユーザーの確認が必要な場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、処理部１２は、ユーザー端末に発注するか否かを問い合わせるメッセージを送信し（Ｓ２０）、ユーザー端末から発注指示を受信した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ＥＣシステム３に発注し（Ｓ１８）、在庫管理テーブルの在庫数を更新する（Ｓ１９）。在庫の数が閾値Ｎ以上の場合（Ｓ１５：ＮＯ）、または、自動発注しないユーザーの場合（Ｓ１６：ＮＯ）、処理部１２は処理を終了する。

また、サービス種別が健康管理サービスの場合、処理部１２は、開封通知に含まれる商品ＩＤの商品（食品）の摂取量、栄養成分などをデータベース２の健康管理テーブルに登録し、あらかじめ設定された糖分、カロリー等の摂取量が閾値を超えた場合に、ユーザー端末へアラートを通知してもよい。

具体的には、処理部１２は、開封通知を受信すると、ユーザーがキャップ１００の商品を消費したとみなし、当該ユーザーの健康管理テーブルの摂取量を更新する（Ｓ２２）。健康管理テーブルには、糖分、カロリー等の所定の管理対象の項目（栄養成分）の摂取量が設定されている。処理部１２は、データベース２の商品情報テーブルから当該商品ＩＤの管理対象の栄養成分をそれぞれ取得し、栄養管理テーブルの糖分、カロリー等の管理対象項目の数値に、取得した値を加算する。

処理部１２は、更新後の摂取量が閾値Ｍを超えるか否かを項目毎に判定する（Ｓ２３）。閾値Ｍは項目毎に設定されている。少なくとも１つの項目の摂取量が閾値Ｍを超えた場合で（Ｓ２３：ＹＥＳ）、アラートを要求するユーザーの場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、処理部１２は、ユーザー端末にアラート（警告メッセージ）を送信する（Ｓ２５）。なお、Ｓ２３～Ｓ２４の閾値Ｍ、アラートを要求するユーザーか否かについては、ユーザテーブルに設定されている。

いずれの項目についても、摂取量が閾値Ｍ以下の場合（Ｓ２３：ＮＯ）、または、アラートを要求しないユーザーの場合（Ｓ２４：ＮＯ）、処理部１２は処理を終了する。

なお、図示するフローチャートは、一例であり様々な数値及びロジックによる変形が可能である。

＜実施例＞
次に、図１に示すキャップ１００に内蔵された一次電池２００の実施例について説明する。実施例では、カーボンナノファイバを正極２０３に使用した一次電池を作製した。

（一次電池の作製）
まず、正極２０３の作製方法について説明する。市販のカーボンナノファイバーゾル［分散媒：水（Ｈ₂Ｏ）、０．４重量％、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ製］を試験管に入れ
、この試験管を液体窒素中に３０分間浸すことでカーボンナノファイバーゾルを完全に凍結させた。カーボンナノファイバーゾルを完全に凍結させた後、凍結させたカーボンナノファイバーゾルをナスフラスコに取り出し、これを凍結乾燥機（東京理科器械株式会社製）により１０Ｐａ以下の真空中で乾燥させることで、カーボンナノシートを含む三次元ネットワーク構造を有する伸縮性共連続体を得た。

次に、実施例における一次電池（図１）の作製方法について説明する。負極２０１は、市販のマグネシウム合金板ＡＺ３１Ｂ（厚さ３００μｍ、日本金属製）を、ファイバーレーザマーカ LW-EF 50W(レーザーワークス製)などを用いてΦ２０の円形の一部に集電用
のタブ（端子）を有する形状に切り抜くことで作製した。本実施例では、負極集電体を備えず、負極２０１にタブを形成した。

電解液２０９は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ、関東化学製）を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で純水に溶解した溶液を用いた。セパレータ２０５には、電池用のセルロース系セパレータ（日本高度紙工業製）を用い、Φ２１ｍｍの円形の一部に封止弁を引き抜いた際に、貯水室２０７－２内の電解液２０９に浸ることが出来る程度の長さのタブを有する形状にカットして用いた。

正極集電体２０４には、カーボンクロスを用い、Φ２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形の一部に集電用のタブを有する形状にカットして用いた。正極はΦ１９ｍｍの円形サイズにポンチで切り抜いて用いた。

電池筐体２０７は、Raise3D Pro2(Raise3D社製)を用いたFFF (Fused Filament Fabrication) 方式により、PLAフィラメント(Raise3D社製)を溶解、積層することで正極側の筐体、負極側の筐体、貯水室および封止弁を作成した。

負極側の筐体の上に、負極２０１およびセパレータ２０５を配置し、セパレータ２０５のタブの部分を負極側の筐体の下（負極側の筐体の外）に出しておく。この上に、正極２０３、正極集電体２０４、および正極側の筐体を順に被せ、２枚の筐体を圧着する。この際、空気孔２０７－３が形成される。

最後に貯水室２０７－２の筐体に電解液２０９を封入し、封止弁２０８を取り付け、セパレータ２０５のタブが電解液２０９で濡れないよう圧着して、一次電池２００を作製した。このようにして得られた一次電池２００の総重量は約２ｇであった。

なお、一次電池２００は、スタック化することも可能である。図４に示すキャップ１００Ａように、図１の基本セル２１０を複数段重ねたスタック構造を有する一次電池２００Ａを用いてもよい。図４に示すキャップ１００Ａは、複数の基本セル２１０を備え、複数の基本セル２１０が直列に接続された一次電池２００Ａを備える。

（無線通信ＩＣの作成）
一次電池２００の駆動に伴い、電波発信が可能なように改良したＢＬＥ回路CYALKIT-E02 Solar-Powered BLE Sensor Beacon Reference Design Kit（Cypress社製）を、無線通
信ＩＣ３００として用いた。このＢＬＥ回路の外装および太陽光パネルを取り除き、キャップ１００の筐体内に格納し、未発電状態の一次電池２００の正極集電体２０４および負極２０１のタブをＢＬＥ回路に接続した。なお、電池電圧が１．５Ｖ程度であることが想定されるため、給電回路３１３（DCDCコンバータ）により、３．７Ｖに昇圧した。

（キャップの筐体の作成）
キャップ１００の筐体は、図１に示すように、一次電池２００および無線通信ＩＣ３００が設置可能で、ペットボトルなどの容器を封止可能なように設計した。具体的には、Raise3D Pro2(Raise3D社製)を用いたFFF (Fused Filament Fabrication) 方式により、PLA
フィラメント(Raise3D社製)を溶解、積層することでキャップ１００の筐体を作成した。
筐体の材料は低環境負荷な材料であるポリ乳酸を用いた。

（一次電池および無線通信ＩＣの評価）
図４に、一次電池２００の封止弁２０８を取り外すことで、セパレータ２０５のタブが貯水室２０７－２に落下し、１mol/lの電解液２０９（ＮａＣｌ水溶液）をセパレータ２
０５に吸わせた際の正極２０３と負極２０１間の電圧変化を示す。

セパレータ２０５が毛細管現象により電解液２０９を吸い上げるうえで、十分な量の電解液２０９を貯水室２０７－２に用意することが望ましい。セパレータ２０５から電解液２０９を吸い上げると電圧が立ち上がり、吸い上げ開始から約２００秒で安定した電圧が得られた。このときの電圧は１．６Ｖ程度であった。

安定した電圧が得られた状態において無線通信ＩＣ３００が発信した電波を、LT-100で用いる電波を受信可能なBLE-USB Bridge and Debug Board (Cypress社製)で受信し、当該電波に所定の商品ＩＤが設定されていることをCypressBLE-Beacon for PCのソフトウェアを用いて確認した。

なお、動作終了後にキャップ１００を土壌中に設置したところ、市販の回路部分を除き、約２ヶ月で筐体の分解が目視で確認できた。土壌中の微生物によって代謝され分解されたことが示された。

以上説明した本実施形態の容器のキャップ１００は、無線通信ＩＣ３００と、前記無線通信ＩＣ３００に給電する一次電池２００とを備え、一次電池２００は、負極２０１と、正極２０３と、セパレータ２０５とを備える基本セル２１０と、基本セル２１０とは別室２０７-２に内包された電解液２０９と、別室２０７－２の封止弁２０８とを備え、封止
弁２０８を引き抜くことで、セパレータ２０５に電解液２０９が接触して発電が開始され、無線通信ＩＣ３００は、一次電池２００の発電により動作し、容器の開封通知を送信する。

このように本実施形態の一次電池２００は、キャップ１００の一部を引き抜くことで基本セル２１０内のセパレータ２０５に電解液２０９が供給されることで発電を開始し、無線通信ＩＣ３００は、この一次電池２００を用いて駆動する。これにより、無線通信ＩＣ３００は平常時に動作することなく、容器を開封する際に封止弁２０８を引き抜いたときのみに動作して開封通知を送信するため、保存時の自己放電がなく、商品の消費期限を超えた場合においても長期的な運用が可能となる。

また、無線通信ＩＣ３００は、従来のRFIDタグのようにパッシブ通信ではないことから、中長距離での情報発信が可能である。

また、サーバ１は、開封通知をキャップ１００から受信することにより、ユーザーの商品の摂取状態を管理すること、ＥＣシステム３との連携を図ることで商品を自動発注することもできる。これにより、ユーザーの利便性を向上することもできる。

＜ハードウェア構成＞
上記説明したサーバ１は、例えば、図６に示すような汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。図示するコンピュータシステムは、CPU（Central Processing Unit、プロセッサ）９０１と、メモリ９０２と、ストレージ９０３（HDD：Hard Disk Drive、SSD：Solid State Drive）と、通信装置９０４と、入力装置９０５と、出力装置９０６とを備える。メモリ９０２およびストレージ９０３は、記憶装置である。このコンピュータシステムにおいて、CPU９０１がメモリ９０２上にロードされたサーバ１のプログラムを
実行することにより、サーバ１の各機能が実現される。

また、サーバ１は、１つのコンピュータで実装されてもよく、あるいは複数のコンピュータで実装されても良い。また、サーバ１は、コンピュータに実装される仮想マシンであっても良い。サーバ１用のプログラムは、HDD、SSD、USB（Universal Serial Bus）メモ
リ、CD (Compact Disc)、DVD (Digital Versatile Disc)などのコンピュータ読取り可能
な記録媒体に記憶することも、ネットワークを介して配信することもできる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。すなわち、本発明の技術的思想内で当分野における通常の知識を有する者により、多くの変形及び組み合わせが実施可能であることは明白である。

１００：無線通信ＩＣ付キャップ
２００：一次電池
２０１：負極
２０２：負極集電体
２０３：正極
２０４：正極集電体
２０５：セパレータ
２０７：電池筐体
２０８：封止弁
２０９：電解液
３００：無線通信ＩＣ（無線通信部）
３１０：通信回路
３１１：演算回路
３１２：アンテナ
３１３：給電回路

Claims

容器のキャップと、サーバとを備える検知システムであって、
前記キャップは、
無線通信部と、前記無線通信部に給電する一次電池と、を備え、
前記一次電池は、
負極と、正極と、セパレータとを備える基本セルと、
前記基本セルとは別室に内包された電解液と、
前記別室の封止弁と、を備え、
前記封止弁を引き抜くことで、前記セパレータに前記電解液が接触して発電が開始され、
前記無線通信部は、前記一次電池の発電により動作し、前記容器の開封通知を送信し、
前記無線通信部は、当該キャップの容器に保存された商品の商品ＩＤを含む前記開封通知を送信し、
前記サーバは、
ゲートウェイを介して、当該ゲートウェイにより装置ＩＤが付加された前記開封通知を受信することで、前記容器の開封を検知する検知部と、
前記装置ＩＤに対応するユーザーのサービス種類に応じて、前記商品ＩＤの商品を発注する処理部と、を備える
検知システム。
前記負極は、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、および鉄からなる群より選択される少なくとも１種類の金属を含む
請求項１に記載の検知システム。
前記一次電池は、複数の前記基本セルを備え、複数の前記基本セルが直列に接続される
請求項１または２に記載の検知システム。
前記無線通信部は、モバイル通信、小電力無線局との通信、および音波を用いた通信の少なくとも１つを用いて前記開封通知を送信する
請求項１から３のいずれか１項に記載の検知システム。
前記小電力無線局には、小電力データ通信システムの無線局、およびARIBの標準規格に準拠した特定小電力無線局の少なくとも１つが含まれる
請求項４に記載の検知システム。