JPWO2014181667A1 - 無線式センサシステムおよびリーダモジュール - Google Patents

Abstract

共振タグを大型化することなく、共振子の特性に依存する物理量の計測誤差を抑圧する。共振タグ（２０）はＲＦＩＤ（２１）と共振子（２３）を備える。ＲＦＩＤ（２１）には、共振タグ（２０）の製造日を含む共振タグ情報が記憶されている。リーダモジュール（３０）は、ＲＦＩＤ通信制御部（３１）、計測用信号送受信部（３３）、計測部（３５）およびＲＴＣ（３６）を備える。ＲＦＩＤ通信制御部（３１）は、ＲＦＩＤ（２１）から共振タグ情報を取得して、製造日を計測部（３５）に与える。計測用信号送受信部（３３）は、共振子（２３）の残響信号Ｓｆｐから周波数ｆｐを取得して、計測部（３５）に与える。計測部（３５）は、ＲＴＣの時刻と製造日から共振子の経時情報を取得し、掲示情報から周波数ｆｐを補正する。計測部（３５）は、補正後の周波数ｆｐから温度Ｔを算出する。

Description

本発明は、被計測部の物理量に応じた共振信号を発生し無線送信する共振タグと、該共振信号を受信して該共振信号の周波数から被測定部の物理量を計測するリーダモジュールとを備える無線式センサシステムに関する。

従来、被計測部の温度等、当該被計測部の物理量を、共振子の共振周波数で計測する計測システムが各種考案されている。この計測システムで用いる共振子は、感知した物理量に応じた周波数で共振する。したがって、この計測システムでは、この周波数を観測することで、被計測部の物理量を計測している。

このようなシステムで用いる共振子は、一般的に、周波数が経時変化する。例えば、特許文献１には、水晶振動子の共振周波数が経時変化することが記載されている。

そして、特許文献１は、電圧制御型水晶発振器であるが、水晶振動子の経時変化を予め温度加速試験で見積もっておき、経時変化を補償する補償回路を、水晶発振器内に備え付けている。

特開２００９−２０１０５６号公報

現在、被計測部の物理量を遠隔から計測する無線式センサシステムが多く実用化されようとしている。このような無線式センサシステムは、被計測部に装着される共振タグと、該共振タグと無線通信するリーダモジュールとを備える。共振タグには、共振子が少なくとも備えられている。リーダモジュールには、共振子を励振する励振信号を発生し、当該励振信号で共振した共振子の残響信号を受信する送受信部が少なくとも備えられている。

共振タグは、被計測部に装着されるため、できる限り少ない構成要件で構成したほうがよい。したがって、特許文献１に記載のような補償回路は、共振タグに備えないほうがよい。

また、特許文献１の構成を共振タグに採用する場合、補償回路に電力供給する電源が、共振タグ単独で必要になり、共振タグの小型化を妨げてしまう。

本発明の目的は、共振タグを大型化することなく、共振子の特性に依存する物理量の計測誤差を抑圧することができる、無線式センサシステムを提供することにある。

この発明の無線式センサシステムは、共振タグとリーダモジュールを備える。共振タグは、周囲の物理量に応じて共振周波数が変化する共振子およびＲＦＩＤを備える。リーダモジュールは、共振子を励振する励振信号を送信し、該励振信号に基づく残響信号を受信する計測用信号送受信部、該計測用信号送受信部で得た残響信号に基づいて物理量の計測を行う計測部、および、ＲＦＩＤと通信を行うＲＦＩＤ通信制御部を備える。

ＲＦＩＤは、共振子の特性に依存する物理量の計測誤差に関連する情報である共振タグ情報を記憶する。ＲＦＩＤ通信制御部は、共振タグ情報を前記ＲＦＩＤから取得して計測部に与える。計測部は、共振タグ情報と残響信号に基づいて物理量の計測を行う。

この構成では、残響信号が誤差を含んでいても、当該誤差が共振タグ情報によって補正されるので、物理量の計測誤差を抑圧できる。

また、この発明の無線式センサシステムでは、次の構成であってもよい。共振タグ情報は、共振タグの製造日である。リーダモジュールは、時刻を計時するリアルタイムクロックを備える。リーダモジュールの計測部は、リアルタイムクロックから出力される時刻と共振タグの製造日と残響信号に基づいて物理量の計測を行う。

この構成では、共振子の共振周波数の経時変化を適切に補正することができる。

また、この発明の無線式センサシステムでは、次の構成であってもよい。リーダモジュールは、残響信号と異なる方法により物理量を計測する補助計測部を備える。ＲＦＩＤ通信制御部は、残響信号による計測値の含む誤差を、補助計測部の計測結果に基づいて予め取得して、ＲＦＩＤに共振タグ情報として与えておく。ＲＦＩＤ通信制御部は、残響信号による計測を再度行う際に、共振タグ情報をＲＦＩＤから取得する。

この構成では、残響信号による計測誤差の補正情報を、共振タグ情報としてＲＦＩＤに記憶しておくことができる。そして、リーダモジュールは、このＲＦＩＤに記憶された共振タグ情報（補正情報）を取得して、物理量の計測に利用することで、物理量の計測誤差を抑圧できる。

また、この発明の無線式センサシステムでは、補助計測部は腋窩式温度計であり、物理量は温度であってもよい。

この構成では、物理量や補助計測部の具体例を示しており、この構成により、被計測部である人の温度すなわち体温を、無線式センサシステムによって、精確に計測することができる。

また、この発明の無線式センサシステムでは、物理量が温度である場合に、次の構成であることが好ましい。共振タグは、共振子を複数備える。複数の共振子は、断熱材を介して配置されている。共振タグ情報は、断熱材の熱伝達係数である。

この構成では、被計測部の深部温度を、精確に計測することができる。

また、この発明の無線式センサシステムでは、次の構成であってもよい。補助計測部は、共振タグが収容可能で、内部空間の温度が調整された恒温槽である。被計測部は、共振タグが装着された誘電体もしくは磁性体である。

この構成では、被計測部が誘電体や磁性体である場合の温度計測の具体例を示している。この構成により、共振子の共振周波数に影響を与える材質の温度を、精確に計測することができる。

また、この発明の無線式センサシステムでは、次の構成であることが好ましい。ＲＦＩＤは、リーダモジュールの動作プログラムを記憶する。ＲＦＩＤ通信制御部は、動作プログラムを取得して、当該ＲＦＩＤ通信制御部、計測用信号送受信部および計測部の動作を設定する。

この構成では、共振タグのＲＦＩＤに記憶された動作プログラムによって、リーダモジュールが動作する。したがって、各種の共振タグに対して汎用なリーダモジュールを実現することができる。

この発明によれば、小型の共振タグを用いながら、共振子の特性に依存する物理量の計測誤差を抑圧することができる。

本発明の第１の実施形態に係る無線式センサシステムの構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る共振子の共振周波数の経時変化特性を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る無線式センサシステムの処理フローを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る無線式センサシステムを用いて人の体温を測定する場合を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る無線式センサシステムの構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る無線式センサシステムの事前処理フローを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る無線式センサシステムの処理フローを示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る無線式センサシステムの構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る共振タグの外観斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る無線式センサシステムの処理フローを示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る無線式センサシステムの構成図である。 本発明の第５の実施形態に係る無線式センサシステムの処理フローを示すフローチャートである。

本発明の第１の実施形態に係る無線式センサシステムについて、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線式センサシステムの構成図である。

無線式センサシステム１０は、共振タグ２０とリーダモジュール３０を備える。共振タグ２０は、被計測部に装着されている。リーダモジュール３０は、例えば、計測者が持ち運び可能な形状からなる。

共振タグ２０は、図１に示すように、ＲＦＩＤ２１、ＲＦＩＤ通信用アンテナ２２、共振子２３、および、共振子用アンテナ２４を備える。リーダモジュール３０は、ＲＦＩＤ通信制御部３１、ＲＦＩＤ通信用アンテナ３２、計測用信号送受信部３３、計測信号用アンテナ３４、計測部３５、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）３６、および表示部３７を備える。

（共振タグ２０の構成）
ＲＦＩＤ２１は、記憶部（メモリ）を備え、共振タグ情報を記憶している。共振タグ情報は、共振タグ２０が製造された年月日、すなわち製造日を含む情報であり、ＲＦＩＤ２１の識別ＩＤを有していてもよい。なお、共振タグ情報に含まれる製造日は、共振子２３の製造日であってもよい。

ＲＦＩＤ２１は、ＲＦＩＤ通信用アンテナ２２を用いた外部との無線通信を制御する。ＲＦＩＤ２１は、ＲＦＩＤ通信用アンテナ２２、リーダモジュール３１のＲＦＩＤ通信用アンテナ３２を介して、リーダモジュール３１のＲＦＩＤ通信制御部３１と通信を行う。具体的には、ＲＦＩＤ２１は、ＲＦＩＤ通信制御部３１から読出コマンドＳｃを受信すると、共振タグ情報Ｓｉｎｆを記憶部から読み出し、ＲＦＩＤ通信制御部３１に送信する。

共振子２３は、感知温度に応じて共振周波数が変化する素子である。例えば、共振子２３は水晶振動子からなる。共振子２３は、共振子用アンテナ２４を介して励振信号ＳｐＬを受けると、感知温度に応じた共振周波数で共振し、残響信号Ｓｆｐを発生する。共振タグ２０は被計測部に装着されているので、共振子２３は、被計測部の温度に応じた共振周波数で共振し、残響信号Ｓｆｐを発生する。すなわち、残響信号Ｓｆｐの周波数は、被測定部の温度に依存する。なお、共振子２３は、感知温度ではなく、磁気や歪み等といった周囲の物理量に応じて共振周波数が変化する素子であってもよい。

このように、共振タグ２０は、読み出しコマンドＳｃによって共振タグ情報Ｓｉｎｆを送信し、被計測部の温度に応じた共振周波数の残響信号Ｓｆｐを送信する。

（リーダモジュール３０の構成）
ＲＦＩＤ通信制御部３１は、ＲＦＩＤ通信用アンテナ３２、共振タグ２０のＲＦＩＤ通信用アンテナ２２を介して、共振タグ２０のＲＦＩＤ２１と通信を行う。具体的には、ＲＦＩＤ通信制御部３１は、ＲＦＩＤ２１に読み出しコマンドＳｃを送信し、ＲＦＩＤ２１からの共振タグ情報Ｓｉｎｆを受信して、復調する。この処理により、ＲＦＩＤ通信制御部３１は、共振タグ２０の製造日を含む共振タグ情報を取得することができる。ＲＦＩＤ通信制御部３１は、共振タグ情報を計測部３５に出力する。

計測用信号送受信部３３は、励振信号ＳｐＬを、予め設定した時間間隔で生成して、計測用アンテナ３４から送信する。

計測用信号送受信部３３は、計測用アンテナ３４を介して残響信号Ｓｆｐを受信すると、残響信号Ｓｆｐの周波数解析を実行し、残響信号Ｓｆｐの周波数ｆｐを取得する。計測用信号送受信部３３は、残響信号Ｓｆｐの周波数ｆｐを計測部３５に出力する。

計測部３５は、周波数ｆｐと温度Ｔとの関係テーブルを予め記憶している。この関係テーブルは、共振子２３の共振周波数が経年変化していない状態、すなわち共振子２３が製造された時の共振周波数に基づいて決定されている。

また、計測部３５は、共振子２３の共振周波数の経時変化特性を記憶している。図２は、共振子の共振周波数の経時変化特性を示すグラフである。図２に示すように、共振子は、時間の経過とともに、共振周波数が変化する。例えば、図２に示す特性例であれば、時間の経過とともに共振周波数は低下していく。そして、経時していない状態からの周波数の変化率は、経時時間が長いほど大きくなる。

計時部３５は、残響信号Ｓｆｐを受信し周波数ｆｐを取得した時点で、ＲＴＣ３６から時刻（日時）を読み出す。計測部３５は、ＲＴＣ３６から読み出した時刻（日時）と、共振タグ情報の製造日とから、共振タグ２０の製造日からの経過時間を算出する。計測部３５は、経過時間と、共振子２３の共振周波数の経時変化特性と、残響信号Ｓｆｐの周波数ｆｐから、共振子２３が製造された時に換算した周波数を算出する。そして、計測部２３は、この換算された周波数と、周波数ｆｐと温度Ｔとの関係テーブルとを用いて、温度Ｔを算出する。

表示部３７は、計測部３５で算出された温度Ｔを取得して表示する。この際、表示部３７は、ＲＦＩＤ識別情報Ｓｉｎｆを温度Ｔと一緒に表示してもよい。なお、表示部３７は、必要に応じて省略することもできる。この場合、温度ＴやＲＦＩＤ識別情報Ｓｉｎｆを外部出力する出力端子を備えればよい。

このような構成からなる無線式センサシステム１０は、次に示すフローによって、被計測部の温度Ｔを計測する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る無線式センサシステムの処理フローを示すフローチャートである。

共振タグ２０を被計測部に装着しておく。この状態では、励振信号ＳｐＬが与えられていないので、共振子２３は共振しておらず、残響信号Ｓｆｐは発生していない。

リーダモジュール３０を起動する（Ｓ２０１）。リーダモジュール３０を共振タグ２０に近接させた状態で、読出コマンドＳｃを送信する（Ｓ２０２）。この際のリーダモジュール３０と共振タグ２０との通信は、例えば、所謂、近距離非接触通信で行われる。

共振タグ２０は、読出コマンドＳｃを受信すると（Ｓ１０１）、製造日を含む共振タグ情報Ｓｉｎｆを送信する（Ｓ１０２）。

リーダモジュール３０は、共振タグ情報Ｓｉｎｆを受信し（Ｓ２０３）、共振タグ２０の製造日を取得する（Ｓ２０４）。

リーダモジュール３０は、励振信号ＳｐＬを生成して送信する（Ｓ２０５）。

共振タグ２０が励振信号ＳｐＬを受信すると（Ｓ１０３）、共振子２３は、共振して残響信号Ｓｆｐを発生する（Ｓ１０４）。

リーダモジュール３０は、残響信号Ｓｆｐを受信する（Ｓ２０６）。リーダモジュール３０は、残響信号Ｓｆｐの周波数ｆｐを取得すると、上述の共振子の共振周波数の経時変化特性に基づいて補正する。リーダモジュール３０は、該補正結果に基づいて温度Ｔを計測する（Ｓ２０７）。

このように、本実施形態の構成および処理を用いることで、被計測部の温度を精確に計測することができる。この際、従来技術に示したような補償回路を共振タグに設けなくてもよいので、共振タグを小型化することができる。

本実施形態では、共振タグ２０を小型化できるため、無線式センサシステム１０を以下のように用いることができる。図４は、本発明の第１の実施形態に係る無線式センサシステムを用いて人の体温を測定する場合を示す図である。

図４に示すように、ＲＦＩＤ通信用アンテナ２２、及び共振用アンテナ２４は、可撓性を有する薄型のフレキシブル基板（例えば紙及びＰＥＴ等）上にコイル電極が形成されることにより、それぞれ実現されている。当該フレキシブル基板の長尺部２６の端部には共振子２３が配置されている。

人の体温を測定するときには、まず、共振タグ２０の共振子２３を、被検温体である人９００の腋の下、すなわち腋窩９０１に装着する。次に、長尺部２６を人９００の上腕９００Ａに巻き付けて共振タグ２０を上腕９００Ａに固定する。これにより、無線式センサシステム１０は、人９００の深部体温を測定する。

長尺部２６を上腕９００Ａに巻き付ける際、ＲＦＩＤ通信用アンテナ２２、及び共振用アンテナ２４を実現するコイル電極を形成した面が外側（上腕９００Ａに対しての外側）になるように巻き付け方向を調整する。これにより、リーダモジュール３０と共振タグ２０との間で、ＲＦＩＤ通信、並びに、励振信号ＳｐＬ及び残響信号Ｓｆｐの送受信が可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る無線式センサシステムについて、図を参照して説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係る無線式センサシステムの構成図である。

本実施形態に係る無線式センサシステム１０Ａは、共振タグ２０ＡのＲＦＩＤ２１Ａと、リーダモジュール３０Ａの構成が、第１の実施形態に係る無線式センサシステム１０と異なり、他の構成は第１の実施形態に係る無線式センサシステム１０と同じである。したがって、異なる箇所のみを具体的に説明する。

リーダモジュール３０Ａは、ＲＦＩＤ通信制御部３１、ＲＦＩＤ通信用アンテナ３２、計測用信号送受信部３３、計測信号用アンテナ３４、計測部３５Ａ、表示部３７、および接触式検温部３８を備える。すなわち、リーダモジュール３０Ａは、リーダモジュール３０に対してＲＴＣ３６を省略し、接触式検温部３８を追加したものであり、この構成の変化に応じて、ＲＦＩＤ通信制御部３１Ａ、計測部３５Ａの処理が異なるものである。この接触式検温部３８が本発明の補助計測部に相当する。

接触式検温部３８は、例えば、腋窩式温度計である。接触式検温部３８は、ＲＦＩＤ通信制御部３１Ａおよび表示部３７に接続されている。接触式検温部３８は、検温結果である温度ＴｃをＲＦＩＤ通信制御部３１Ａおよび表示部３７に出力する。

表示部３７は、接触式検温部３８から温度Ｔｃが入力されれば、当該温度Ｔｃを表示する。

ＲＦＩＤ通信制御部３１Ａは、接触式検温部３８からの温度Ｔｃを取得すると、同じタイミングで残響信号Ｓｆｐの周波数ｆｐから計測した温度Ｔとを取得する。ＲＦＩＤ通信制御部３１Ａは、接触式検温部３８からの温度Ｔｃと残響信号Ｓｆｐによる温度Ｔとの温度差Δｔを算出する。ＲＦＩＤ通信制御部３１Ａは、温度差Δｔを書込情報Ｓｗとして、ＲＦＩＤ２１Ａに送信する。

ＲＦＩＤ２１Ａに記憶される共振タグ情報には、上述の書込情報Ｓｗで得られた温度差Δｔを含む。すなわち、ＲＦＩＤ２１Ａは、共振タグ情報として、接触式検温部３８からの温度Ｔｃと残響信号Ｓｆｐによる温度Ｔとの温度差Δｔを含む。

このような構成からなる無線式センサシステム１０は、次に示すフローによって、被計測部の温度Ｔを計測する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る無線式センサシステムの事前処理フローを示すフローチャートである。図７は、本発明の第２の実施形態に係る無線式センサシステムの処理フローを示すフローチャートである。

（事前処理（図６参照））
リーダモジュール３０Ａを起動する（Ｓ２０１）。リーダモジュール３０Ａは、励振信号ＳｐＬを生成して送信する（Ｓ２０５）。共振タグ２０Ａが励振信号ＳｐＬを受信すると（Ｓ１０３）、共振子２３は、共振して残響信号Ｓｆｐを発生する（Ｓ１０４）。リーダモジュール３０Ａは、残響信号Ｓｆｐを受信する（Ｓ２０６）。

リーダモジュール３０Ａは、残響信号Ｓｆｐの周波数ｆｐを取得すると、周波数ｆｐと温度Ｔとの関係テーブルから温度Ｔを計測する（Ｓ２１１）。

リーダモジュール３０Ａは、接触式検温部３８にて温度Ｔｃを計測する（Ｓ２１２）。リーダモジュール３０Ａは、接触式検温部３８からの温度Ｔｃと残響信号Ｓｆｐによる温度Ｔとの温度差Δｔを算出する（Ｓ２１３）。リーダモジュール３０Ａは、温度差Δｔを書込情報Ｓｗとして、共振タグ２０Ａに送信する（Ｓ２１４）。

共振タグ２０Ａは、書込情報Ｓｗを受信して、温度差Δｔを取得する（Ｓ１１１）。共振タグ２０ＡのＲＦＩＤ２１Ａは、温度差Δｔを共振タグ情報として記憶する（Ｓ１１２）。

（計測処理（図７参照））
リーダモジュール３０Ａを起動する（Ｓ２０１）。リーダモジュール３０Ａを共振タグ２０Ａに近接させた状態で、読出コマンドＳｃを送信する（Ｓ２０２）。

共振タグ２０Ａは、読出コマンドＳｃを受信すると（Ｓ１０１）、温度差Δｔを含む共振タグ情報ＳｉｎｆＡを送信する（Ｓ１２１）。

リーダモジュール３０Ａは、共振タグ情報ＳｉｎｆＡを受信し（Ｓ２０３）、共振タグ２０Ａの温度差Δｔを取得する（Ｓ２２１）。

リーダモジュール３０Ａは、励振信号ＳｐＬを生成して送信する（Ｓ２０５）。

共振タグ２０Ａが励振信号ＳｐＬを受信すると（Ｓ１０３）、共振子２３は、共振して残響信号Ｓｆｐを発生する（Ｓ１０４）。

リーダモジュール３０Ａは、残響信号Ｓｆｐを受信する（Ｓ２０６）。リーダモジュール３０Ａは、残響信号Ｓｆｐの周波数ｆｐを取得すると、上述の関係テーブルを用いて温度Ｔを計測し、当該温度Ｔを温度差Δｔで補正する（Ｓ２２２）。

このように、本実施形態の構成および処理を用いることで、接触式検温部の検温結果に応じて、被計測部の温度を精確に計測することができる。この際、従来技術に示したような補償回路を共振タグに設けなくてもよいので、共振タグを小型化することができる。

なお、接触式検温部３８は、リーダモジュール３０Ａに一体化されていなくてもよい。この場合、例えば、接触式検温部３８とリーダモジュール３０Ａを有線もしく無線で接続し、接触式検温部３８が計測した温度を、リーダモジュール３０Ａに与えればよい。また、接触式検温部３８の計測温度をユーザが、リーダモジュール３０Ａに入力してもよい。

次に、本発明の第３の実施形態に係る無線式センサシステムについて、図を参照して説明する。図８は、本発明の第３の実施形態に係る無線式センサシステムの構成図である。図９は、本発明の第３の実施形態に係る共振タグの外観斜視図である。

本実施形態に係る無線式センサシステム１０Ｂは、複数の共振子２３１，２３２を備える共振タグ２０Ｂと、リーダモジュール３０Ｂの計測用信号送受信部３３Ｂ、計測部３５Ｂの処理が、第１の実施形態に係る無線式センサシステム１０と異なる。また、リーダモジュール３０Ｂは、ＲＴＣ３６が省略されている。他の構成は第１の実施形態に係る無線式センサシステム１０と同じである。したがって、異なる箇所のみを具体的に説明する。

共振タグ２０Ｂは、共振子２３１，２３２、共振子用アンテナ２４１，２４２、ＲＦＩＤ２１Ｂを備える。共振子２３１は共振子用アンテナ２４１に接続されており、共振子２３２は共振子用アンテナ２４２に接続されている。共振子２３１は、励振信号ＳｐＬを受けて残響信号Ｓｆｐ１を発生する。共振子２３２は、励振信号ＳｐＬを受けて残響信号Ｓｆｐ２を発生する。同じ温度に対する残響信号Ｓｆｐ１の周波数ｆｐ１と残響信号Ｓｆｐ２の周波数ｆｐ２は異なるように設定されている。

共振タグ２０Ｂは、図９に示すように、平膜状の断熱材２５を備える。共振子２３１は、断熱材２５の第１平膜面２５１の略中央に配置されている。共振子用アンテナ２４１は、第１平膜面２５１において、共振子２３１を囲むように、外周に沿ってループ状に形成されている。

共振子２３２は、断熱材２５の第２平膜面２５２の略中央に配置されている。共振子用アンテナ２４２は、第２平膜面２５２において、共振子２３２を囲むように、外周に沿ってループ状に形成されている。この第２平膜面２５２が被計測部に対する接触面である。

ＲＦＩＤ２１Ｂは、断熱材２５の第１平膜面２５１上に配置されており、共振子用アンテナ２４１に接続されている。共振子用アンテナ２４１は、ＲＦＩＤ通信用アンテナ２２を兼用している。

ＲＦＩＤ２１Ｂは、断熱材２５の熱伝達係数を含む共振タグ情報が記憶されている。

リーダモジュール３０ＢのＲＦＩＤ通信制御部３１は、断熱材２５の熱伝達係数を含む共振タグ情報を取得すると、計測部３５Ｂに与える。

計測用信号送受信部３３Ｂは、残響信号Ｓｆｐ１の周波数ｆｐ１を取得して、計測部３５Ｂに出力する。計測用信号送受信部３３Ｂは、残響信号Ｓｆｐ２の周波数ｆｐ２を取得して、計測部３５Ｂに出力する。

計測部３５Ｂは、周波数ｆｐ１と関係テーブルから外部側温度Ｔ１を算出する。計測部３５Ｂは、周波数ｆｐ２と関係テーブルから被計測部側温度Ｔ２を算出する。計測部３５Ｂは、外部側温度Ｔ１と、被計測部側温度Ｔ２と、共振タグ情報から得られる熱伝達係数とを用いて、既知の方法から、深部温度Ｔｄを算出する。

このような構成からなる無線式センサシステム１０Ｂは、次に示すフローによって、被計測部の深部温度Ｔｄを計測する。図１０は、本発明の第３の実施形態に係る無線式センサシステムの処理フローを示すフローチャートである。

リーダモジュール３０Ｂを起動する（Ｓ２０１）。リーダモジュール３０Ｂを共振タグ２０Ｂに近接させた状態で、読出コマンドＳｃを送信する（Ｓ２０２）。

共振タグ２０Ｂは、読出コマンドＳｃを受信すると（Ｓ１０１）、熱伝達係数を含む共振タグ情報ＳｉｎｆＢを送信する（Ｓ１３１）。

リーダモジュール３０Ｂは、共振タグ情報ＳｉｎｆＢを受信し（Ｓ２０３）、断熱材２５の熱伝達係数を取得する（Ｓ２３１）。

リーダモジュール３０Ｂは、励振信号ＳｐＬを生成して送信する（Ｓ２０５）。

共振タグ２０Ｂが励振信号ＳｐＬを受信すると（Ｓ１０３）、共振子２３１，２３２は、共振して残響信号Ｓｆｐ１，Ｓｆｐ２をそれぞれ発生する（Ｓ１３２）。

リーダモジュール３０Ｂは、残響信号Ｓｆｐ１，Ｓｆｐ２を受信する（Ｓ２３２）。リーダモジュール３０Ｂは、残響信号Ｓｆｐ１の周波数ｆｐ１と残響信号Ｓｆｐ２の周波数ｆｐ２を取得すると、周波数ｆｐ１，ｆｐ２と熱伝達係数とを用いて、深部温度Ｔｄを計測する（Ｓ２３３）。

このように、本実施形態の構成および処理を用いることで、断熱材の熱伝達係数等から決定される共振タグの特性に影響されることなく、被計測部の深部温度を精確に計測することができる。この際、従来技術に示したような補償回路を共振タグに設けなくてもよいので、共振タグを小型化することができる。

次に、本発明の第４の実施形態に係る無線式センサシステムについて、図を参照して説明する。図１１は、本発明の第４の実施形態に係る無線式センサシステムの構成図である。

本実施形態に係る無線式センサシステム１０Ｃは、第２の実施形態に係る無線式センサシステム１０Ａに対して、接触式検温部３８が省略され、代えて、恒温槽４０が、共振タグ２０Ｃおよびリーダモジュール３０Ｃとは別に備えられたものである。また、共振タグ２０Ｃの共振タグ情報が異なる。この恒温槽４０が本発明の補助計測部に相当する。

ＲＦＩＤ通信制御部３１Ｃは、恒温槽４０の温度センサ４１から得られる温度Ｔａと、残響信号Ｓｆｐから計測される温度Ｔとの温度差Δｔａを予め取得している。

具体的には、共振タグ２０Ｃを被計測部に装着した状態で恒温槽４０内に配置する。この共振タグ２０Ｃに対して、リーダモジュール３０Ｃから励振信号ＳｐＬを与える。リーダモジュール３０Ｃは、共振タグ２０Ｃからの残響信号Ｓｆｐを受信して、計測部３５Ｃで温度Ｔを計測する。ここで、被計測部が、共振子２３の共振周波数や共振子用アンテナ２４の特性に影響を与えない材質であれば、温度センサ４１の計測する温度Ｔａと、残響信号Ｓｆｐによる温度Ｔは一致する。しかしながら、被計測部が、誘電体や磁性体のように、共振子２３の共振周波数や共振子用アンテナ２４の特性に影響を与える材質であると、温度センサ４１の計測する温度Ｔａと残響信号Ｓｆｐによる温度Ｔは異なり、温度差Δｔａは０でない値となる。この処理は、恒温槽４０の温度を変化させながら、複数の温度で行われる。ＲＦＩＤ通信制御部３１Ｃは、各温度に対する温度差Δｔａを、書込情報Ｓｗとして、ＲＦＩＤ２１Ｃに送信する。

ＲＦＩＤ２１Ｃは、書込情報Ｓｗを復調して、各温度に対する温度差Δｔａを取得し、共振タグ情報として記憶しておく。

次に、実際に被計測部の温度を計測する場合、ＲＦＩＤ通信制御部３１Ｃは、ＲＦＩＤ２１Ｃから、各温度に対する温度差Δｔａを含む共振タグ情報を取得し、計測部３５Ｃに与える。

計測部３５Ｃは、残響信号Ｓｆｐによる温度Ｔを算出すると、当該温度Ｔを、各温度に対する温度差Δｔａで補正して、被計測部の温度として出力する。

このような構成および処理とすることで、被計測部が共振子２３の共振周波数や共振子用アンテナ２４の特性に影響を与える材質であっても、被計測部の温度を精確に計測することができる。この際、従来技術に示したような補償回路を共振タグに設けなくてもよいので、共振タグを小型化することができる。

次に、本発明の第５の実施形態に係る無線式センサシステムについて、図を参照して説明する。図１２は、本発明の第５の実施形態に係る無線式センサシステムの処理フローを示すフローチャートである。

本実施形態の無線式センサシステムでは、実際の計測処理は、第１の実施形態に係る無線式センサシステム１０と同じであり、実際の計測を開始するまでの処理が第１の実施形態に係る無線式センサシステム１０と異なる。

リーダモジュールを起動する（Ｓ２０１）。リーダモジュールを共振タグに近接させた状態で、読み出しコマンドＳｃｒを、共振タグに送信する（Ｓ２４１）。

共振タグ２０は、読み出しコマンドＳｃｒを受信すると（Ｓ１４１）、動作プログラムＳｐｒｏをリーダモジュールに送信する（Ｓ１４２）。リーダモジュールは、動作プログラムＳｐｒｏを受信すると（Ｓ２４２）、動作プログラムＳｐｒｏを復調して展開する（Ｓ２４３）。以下は、第１の実施形態と同様に、計測処理を行う。

このような構成および処理を用いることで、共振タグ毎に通信仕様等が異なっていても、リーダモジュールは、共振タグ毎に確実に通信を行うことができる。すなわち、リーダモジュールを汎用化することができる。また、動作プログラムＳｐｒｏ内に関係テーブルを含んでおくことで、いずれの共振タグを用いても、物理量を正確に計測することができる。

なお、上述の各実施形態は、それぞれ単独でも作用効果を奏するが、これらの各実施形態の構成および処理を組み合わせてもよい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ：無線式センサシステム
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ：共振タグ
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ：ＲＦＩＤ
２２：ＲＦＩＤ通信用アンテナ
２３，２３１，２３２：共振子
２４，２４１，２４２：共振子用アンテナ
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ：リーダモジュール
３１，３１Ａ，３１Ｃ：ＲＦＩＤ通信制御部
３２：ＲＦＩＤ通信用アンテナ
３３，３３Ｂ：計測用信号送受信部
３４：計測用アンテナ
３５，３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ：計測部
３６：ＲＴＣ
３７：表示部
３８：接触式検温部
４０：恒温槽
４１：温度センサ

本発明の目的は、共振タグを大型化することなく、共振子の共振周波数の経時変化特性に依存する物理量の計測誤差を抑圧することができる、無線式センサシステムを提供することにある。

この発明によれば、小型の共振タグを用いながら、共振子の共振周波数の経時変化特性に依存する物理量の計測誤差を抑圧することができる。

Claims (8)

1. 周囲の物理量に応じて共振周波数が変化する共振子およびＲＦＩＤを備えた共振タグと、
   前記共振子を励振する励振信号を送信し、該励振信号に基づく残響信号を受信する計測用信号送受信部、該計測用信号送受信部で得た前記残響信号に基づいて物理量の計測を行う計測部、および、前記ＲＦＩＤと通信を行うＲＦＩＤ通信制御部を備えたリーダモジュールと、
   を備え、
   前記ＲＦＩＤは、前記共振子の特性に依存する前記物理量の計測誤差に関連する情報である共振タグ情報を記憶し、
   前記ＲＦＩＤ通信制御部は、前記共振タグ情報を前記ＲＦＩＤから取得して、前記計測部に与え、
   前記計測部は、前記共振タグ情報と前記残響信号に基づいて、前記物理量の計測を行う、
   無線式センサシステム。
2. 前記共振タグ情報は、前記共振タグの製造日であり、
   前記リーダモジュールは、時刻を計時するリアルタイムクロックを備え、
   前記計測部は、前記リアルタイムクロックから出力される時刻と前記共振タグの製造日と前記残響信号に基づいて、前記物理量の計測を行う、
   請求項１に記載の無線式センサシステム。
3. 前記リーダモジュールは、
   前記残響信号と異なる方法により前記物理量を計測する補助計測部を備え、
   前記ＲＦＩＤ通信制御部は、
   前記残響信号による計測値の含む誤差を、前記補助計測部の計測結果に基づいて予め取得して、前記ＲＦＩＤに前記共振タグ情報として与えておき、
   前記残響信号による計測を再度行う際に、前記共振タグ情報を、前記ＲＦＩＤから取得する、
   請求項１に記載の無線式センサシステム。
4. 前記補助計測部は腋窩式温度計であり、
   前記物理量は温度である、
   請求項３に記載の無線式センサシステム。
5. 前記物理量は温度であり、
   前記共振タグは、
   前記共振子を複数備え、
   該複数の共振子は、断熱材を介して配置されており、
   前記共振タグ情報は、前記断熱材の熱伝達係数である、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の無線式センサシステム。
6. 前記補助計測部は、
   前記共振タグが収容可能で、内部空間の温度が調整された恒温槽であり、
   被計測部は、前記共振タグが装着された誘電体もしくは磁性体である、
   請求項３に記載の無線式センサシステム。
7. 前記ＲＦＩＤは、
   前記リーダモジュールの動作プログラムを記憶し、
   前記ＲＦＩＤ通信制御部は、前記動作プログラムを取得して、当該ＲＦＩＤ通信制御部、前記計測用信号送受信部および前記計測部の動作を設定する、
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の無線式センサシステム。
8. 請求項１に記載の無線式センサシステムのリーダモジュールであって、
   前記残響信号と異なる方法により前記物理量を計測する補助計測部を備え、
   前記ＲＦＩＤ通信制御部は、
   前記残響信号による計測値の含む誤差を、前記補助計測部の計測結果に基づいて予め取得して、前記ＲＦＩＤに前記共振タグ情報として与えておき、
   前記残響信号による計測を再度行う際に、前記共振タグ情報を前記ＲＦＩＤから取得する、
   リーダモジュール。

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