WO2022075020A1

WO2022075020A1 - 閉空間センサシステム及び閉空間センサシステムの動作方法

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Publication number: WO2022075020A1
Application number: PCT/JP2021/033829
Authority: WO
Inventors: 良彰山岸
Original assignee: アズビル株式会社
Priority date: 2020-10-06
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2022-04-14
Also published as: CN116324921A; EP4227922A1; JP2022061084A; US20230334978A1

Abstract

電磁波を照射する電磁波照射装置１４０の送電部４０と、アンテナをそれぞれ備え、アンテナを介して受信した電磁波を電力に変換して駆動する複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・と、を備える閉空間センサシステム。複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれは蓄電部を備え、蓄電部における蓄電量が複数のセンサで共通の駆動開始閾値に達した場合に、複数のセンサのそれぞれが駆動を開始してもよい。また、電磁波照射装置１４０の送電部４０と、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・とは、閉空間１０内に配置されていてもよい。

Description

閉空間センサシステム及び閉空間センサシステムの動作方法

本発明は、閉空間センサシステム及び閉空間センサシステムの動作方法に関する。

　部屋、保管庫、房、漕及び炉等の閉空間においては、複数のセンサが配置され、品質管理やトレーサビリティを目的として、閉空間内における温度や湿度等の環境条件の分布を測定したり、閉空間内に配置された複数の物品のそれぞれの存否や移動を監視したりする場合がある（例えば、特許文献１、２参照。）。

　従来、センサは、有線により給電され、有線によりデータの送受信をしていた。しかし、近年、無線によりデータの送受信をする無線センサが広まっている。無線センサには、配線作業が不要であること、物理的に配線が難しい場所に配置が可能であること、また配線と物体との接触等により生じ得る配線不良が生じない等の利点がある。特に複数のセンサの配置が必要な場合に、複雑な配線が不要になる利点は大きいものとみなされている。

　無線センサには、給電は有線によるセンサ、無線により給電されるセンサがある。有線による給電は、配線が不要であるという無線センサの利点を活かすことができない。したがって、給電も無線による無線センサに注目が集まっている。

国際公開第２０１６／１２３０６２号特開２０１９－８８１２８号公報

　本発明者の知見によれば、複数の無線センサが一斉に駆動すると、通信品質が低下し、動作が不安定になる場合がある。そこで、本発明は、閉空間内で安定した動作が可能な閉空間センサシステム及び閉空間センサシステムの動作方法を提供することを目的の一つとする。

　本発明の態様によれば、電磁波を照射する電磁波照射装置の送電部と、アンテナをそれぞれ備え、アンテナを介して受信した電磁波を電力に変換して駆動する複数のセンサと、を備え、複数のセンサのそれぞれが蓄電部を備え、蓄電部における蓄電量が複数のセンサで共通の駆動開始閾値に達した場合に、複数のセンサのそれぞれが駆動を開始し、電磁波照射装置の送電部及び複数のセンサが閉空間内に配置される、閉空間センサシステムが提供される。

　上記の閉空間センサシステムにおいて、複数のセンサの少なくとも一部の受信感度が、閉空間内で異なってもよい。

　上記の閉空間センサシステムにおいて、複数のセンサの少なくとも一部の受信感度のピークが、電磁波照射装置の送電部が照射可能な電磁波の送電周波数範囲外になることができてもよい。

　上記の閉空間センサシステムにおいて、蓄電部における蓄電量が複数のセンサで共通の駆動開始閾値に達した場合に、複数のセンサのそれぞれが駆動を開始し、センシング信号を無線で送信してもよい。

　上記の閉空間センサシステムにおいて、複数のセンサの測定周期が同じであってもよい。

　上記の閉空間センサシステムにおいて、複数のセンサのそれぞれが、アンテナを介して、送信周期でセンシング信号を送信する送信部と、乱数を発生させ、送信周期に乱数を付与する乱数付与部と、を備えていてもよい。センシング信号を送信するアンテナは、電力に変換される電磁波を受信するアンテナと同じであってもよいし、異なっていてもよい。

　上記の閉空間センサシステムにおいて、複数のセンサのそれぞれが、アンテナを介して、複数の信号送信周波数チャネルの少なくともいずれかでセンシング信号を送信する送信部をさらに備えていてもよい。センシング信号を送信するアンテナは、電力に変換される電磁波を受信するアンテナと同じであってもよいし、異なっていてもよい。

　上記の閉空間センサシステムが、センシング信号を受信するための複数のセンシング信号受信装置をさらに備えていてもよい。

　上記の閉空間センサシステムにおいて、電磁波照射装置の送電部が、送電周波数範囲内の複数の送電周波数チャネルの少なくともいずれかで電磁波を照射してもよい。

　上記の閉空間センサシステムにおいて、送電周波数に対するアンテナの受信感度の関係において、複数のセンサがそれぞれ駆動可能な感度閾値の受信感度を与える２つの送電周波数の間隔よりも、送電周波数チャネルの間隔が狭くてもよい。

　上記の閉空間センサシステムにおいて、電磁波照射装置が、複数のセンサのうち、所定の数のセンサが駆動可能な複数の送電周波数チャネルの組み合わせを設定してもよい。

　上記の閉空間センサシステムにおいて、電磁波照射装置の送電部が、閉空間内の複数の位置から前記電磁波を照射するよう構成されていてもよい。

　上記の閉空間センサシステムにおいて、電磁波がマイクロ波であってもよい。

　本発明の態様によれば、電磁波照射装置の送電部から電磁波を照射することと、それぞれアンテナを介して受信した電磁波を電力に変換して複数のセンサが駆動することと、を含み、複数のセンサのそれぞれが蓄電部を備え、蓄電部における蓄電量が複数のセンサで共通の駆動開始閾値に達した場合に、複数のセンサのそれぞれが駆動を開始し、電磁波照射装置の送電部及び複数のセンサが閉空間内に配置されている、閉空間センサシステムの動作方法が提供される。

　上記の閉空間センサシステムの動作方法において、複数のセンサの少なくとも一部の受信感度が、閉空間内で異なってもよい。

　上記の閉空間センサシステムの動作方法において、複数のセンサの少なくとも一部の受信感度のピークが、電磁波照射装置の送電部が照射可能な電磁波の送電周波数範囲外になることができてもよい。

　上記の閉空間センサシステムの動作方法において、蓄電部における蓄電量が複数のセンサで共通の駆動開始閾値に達した場合に、複数のセンサのそれぞれが駆動を開始し、センシング信号を無線で送信してもよい。

　上記の閉空間センサシステムの動作方法において、複数のセンサの測定周期が同じであってもよい。

　上記の閉空間センサシステムの動作方法の動作方法において、複数のセンサのそれぞれが、アンテナを介して、送信周期でセンシング信号を送信し、乱数を発生させ、送信周期に乱数を付与してもよい。

　上記の閉空間センサシステムの動作方法において、複数のセンサのそれぞれが、アンテナを介して、複数の信号送信周波数チャネルの少なくともいずれかでセンシング信号を送信してもよい。

　上記の閉空間センサシステムの動作方法において、送電周波数範囲内の複数の送電周波数チャネルの少なくともいずれかで、電磁波照射装置の送電部から電磁波を照射してもよい。

　上記の閉空間センサシステムの動作方法において、送電周波数に対するアンテナの受信感度の関係において、複数のセンサがそれぞれ駆動可能な感度閾値の受信感度を与える２つの送電周波数の間隔よりも、送電周波数チャネルの間隔が狭くてもよい。

　上記の閉空間センサシステムの動作方法において、電磁波照射装置が、複数のセンサのうち、所定の数のセンサが駆動可能な複数の送電周波数チャネルの組み合わせを設定してもよい。

　上記の閉空間センサシステムの動作方法において、電磁波照射装置の送電部が、閉空間内の複数の位置から前記電磁波を照射するよう構成されていてもよい。

　上記の閉空間センサシステムの動作方法において、電磁波がマイクロ波であってもよい。

本発明によれば、閉空間内で安定した動作が可能な閉空間センサシステム及び閉空間センサシステムの動作方法を提供可能である。

図１は、第１実施形態に係る閉空間センサシステムを示す模式図である。図２は、第１実施形態に係るセンサを示す模式図である。図３は、第１実施形態に係る電磁波の送電周波数チャネルと、駆動可能なセンサと、の関係の例を示すグラフである。図４は、第１実施形態に係る電磁波の送電周波数チャネルと、駆動可能なセンサと、の関係の例を示すグラフである。図５は、第１実施形態に係る電磁波の送電周波数チャネルと、駆動可能なセンサと、の関係の例を示す表である。図６は、第１実施形態に係る電磁波の送電周波数と、センサのアンテナの受信感度と、の関係を模式的に示すグラフである。図７は、第１実施形態に係る電磁波の送電周波数と、センサのアンテナの受信感度と、の関係を模式的に示すグラフである。図８は、第１実施形態に係る電磁波の送電周波数と、センサのアンテナの受信感度と、の関係を模式的に示すグラフである。図９は、第１実施形態に係る電磁波の送電周波数と、センサのアンテナの受信感度と、の関係を模式的に示すグラフである。図１０は、第１実施形態に係る電磁波の送電周波数と、センサのアンテナの受信感度と、の関係を模式的に示すグラフである。図１１は、第１実施形態に係る電磁波の送電周波数と、センサのアンテナの受信感度と、の関係を模式的に示すグラフである。図１２は、第１実施形態に係るセンサを示す模式図である。図１３は、第１実施形態に係る時間とセンサの蓄電量との関係を示す模式的なグラフである。図１４は、第１実施形態に係る時間とセンサの蓄電量との関係を示す模式的なグラフである。図１５は、第２実施形態に係るセンサを示す模式図である。図１６は、第２実施形態に係るセンシング信号の送信周期を示す模式的なグラフである。図１７は、第４実施形態に係るセンサシステムを示す模式図である。図１８は、第５実施形態に係るセンサシステムを示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。ただし、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

　（第１実施形態）
　第１実施形態に係る閉空間センサシステムは、図１に示すように、電磁波を照射する電磁波照射装置１４０の送電部４０と、アンテナをそれぞれ備え、アンテナを介して受信した電磁波を電力に変換して駆動する複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・と、を備える。第１実施形態に係る閉空間センサシステムにおいて、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれが蓄電部を備え、蓄電部における蓄電量が複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・で共通の駆動開始閾値に達した場合に、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれが駆動を開始する。

　電磁波照射装置１４０の送電部４０は、例えば、アンテナを備える。電磁波照射装置１４０の送電部４０は、送電周波数範囲内の複数の送電周波数チャネルの少なくともいずれかで、電磁波を照射してもよい。送電周波数に対するアンテナの受信感度の関係において、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・がそれぞれ駆動可能な感度閾値の受信感度を与える２つの送電周波数の間隔よりも、送電周波数チャネルの間隔が狭くてもよい。

　複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・と、電磁波照射装置１４０の送電部４０と、は、例えば閉空間１０内に配置されている。電磁波照射装置１４０の送電部４０以外の部分は、閉空間１０の外に配置されていてもよい。閉空間１０は、例えば凍結乾燥炉である。例えば、凍結乾燥炉は、扉を閉じると、内部の気体を外気から無菌的に遮蔽する。閉空間１０内には、例えば、それぞれ凍結乾燥される医薬品を保存している複数のバイアル２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ・・・が棚上に配置されている。複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・は、例えば、複数のバイアル２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ・・・の少なくとも一部の中に配置されている。複数のバイアル２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ・・・のうち、どのバイアルにセンサを配置するかは、任意である。

　複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・の数は任意である。複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれは、例えば温度センサである。複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれは、電磁波照射装置１４０の送電部４０から照射されるマイクロ波等の電磁波によってワイヤレスに給電され、凍結乾燥中のバイアル内の温度を測定し、測定結果を含むセンシング信号を無線で発する。

　例えば、センサ３０Ａは、図２に示すように、電磁波を介して電力を受ける受電部１１０と、測定対象である例えば温度を測定する測定部１６０と、測定部１６０による測定結果を含むセンシング信号を送信可能な送信部１５０と、を備える。受電部１１０は、受電アンテナ１１１を介して、電磁波照射装置１４０の送電部４０が送電した電磁波を受ける。また、センサ３０Ａは、受電部１１０が受電した電力を蓄電する蓄電部１２０を備える。蓄電部１２０は、受電部１１０、測定部１６０、及び送信部１５０に電気的に接続される。測定部１６０及び送信部１５０は、蓄電部１２０に蓄電された電力によって駆動する。送信部１５０は、送信アンテナ１１２を介して測定結果を含むセンシング信号を無線で送信する。

　受電アンテナ１１１と送信アンテナ１１２は、別個であってもよいし、同じであってもよい。受電アンテナ１１１は、広い周波数帯域の電磁波を受電可能であることが好ましい。送信アンテナ１１２は、広い周波数帯域のセンシング信号を送信可能であることが好ましい。センサ３０Ａは、複数の受電アンテナ１１１を備えていてもよい。また、センサ３０Ａは、複数の送信アンテナ１１２を備えていてもよい。図１に示す他のセンサ３０Ｂ、３０Ｃ・・・も、図２に示すセンサ３０Ａと同様の構成を備えていてもよい。

　図１に示す閉空間１０内には、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれが発したセンシング信号を受信するセンシング信号受信装置５０が配置されていてもよい。センシング信号受信装置５０は、センシング信号を受信する受信アンテナを備える。センシング信号受信装置５０の受信アンテナは、広い周波数帯域のセンシング信号を受信可能であることが好ましい。センシング信号受信装置５０は、複数の受信アンテナを備えていてもよい。閉空間１０内に、複数のセンシング信号受信装置５０が配置されてもよい。センシング信号受信装置５０は、受信したセンシング信号を保存する記憶装置をさらに備えていてもよい。複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれは、センシング信号受信装置５０との無線接続の確立の検証を省略してもよい。

　電磁波照射装置１４０の送電部４０が電磁波を照射すると、閉空間１０内で電磁波が反射し、定在波が発生する場合がある。そのため、定在波の節近傍においては、伝送される電力が弱くなるヌルポイントが生じる場合がある。ヌルポイントの位置と、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のいずれかの位置とが一致すると、センサに電力が供給されず、センサが稼働しない場合がある。また、例えば閉空間１０が凍結乾燥炉である場合、炉内の氷が昇華によって減少すると、炉内の電磁波の伝搬経路が変化し、ヌルポイントの位置が変化する場合があり得る。

　これに対し、電磁波照射装置１４０は、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のうち所定の数のセンサが駆動する電磁波の送電周波数チャネルの組み合わせを設定可能である。複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・が検出対象を検出する前に、電磁波照射装置１４０は、電磁波の送電周波数チャネルを設定可能な範囲内で変化させて、電磁波の送電周波数チャネルごとに複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれが駆動するかを確認する。電磁波の送電周波数チャネルを設定可能な範囲内で変化させることを、電磁波の送電周波数を掃引するという場合がある。

　電磁波照射装置１４０は、少なくとも一つのセンサを駆動可能な電磁波の送電周波数チャネルを複数抽出する。電磁波照射装置１４０は、一つもセンサを駆動できない電磁波の送電周波数チャネルを選択肢から除去する。さらに、電磁波照射装置１４０は、電磁波の送電周波数チャネルと、駆動可能なセンサと、の組み合わせを複数作成する。またさらに、電磁波照射装置１４０は、電磁波の送電周波数チャネルと駆動可能なセンサの組み合わせに基づいて、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のうち所定の数のセンサが駆動する電磁波の送電周波数チャネルの組み合わせを設定する。所定の数は、センサの検出対象や、要求される検出精度に応じて、任意に設定可能である。所定の数は、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・の全数であってもよい。

　電磁波照射装置１４０は、送電周波数チャネルの組み合わせの電磁波を、一定時間内に順次照射するシーケンスを作成する。一定時間とは、例えば、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれの測定周期のうち、最も短い測定周期である。なお、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれの測定周期が同じである場合、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれの測定周期が、最も短い測定周期となる。なお、測定周期は、センサの検出対象や、要求される検出精度に応じて、任意に設定可能である。

　図３に示す例では、電磁波照射装置１４０は、送電周波数チャネルｆ１で２つのセンサ３０Ａ、３０Ｂが駆動することを確認し、送電周波数チャネルｆ２で１つのセンサ３０Ｃが駆動することを確認する。この場合、電磁波照射装置１４０は、センサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃのそれぞれの測定周期のうち、最も短い測定周期内に、送電周波数チャネルｆ１の電磁波と送電周波数チャネルｆ２の電磁波を順次照射するシーケンスを作成する。

　図４に示す例では、電磁波照射装置１４０は、送電周波数チャネルｆ１からｆ１０を掃引し、センサ３０Ａが送電周波数チャネルｆ３、ｆ４で駆動し、センサ３０Ｂが送電周波数チャネルｆ８、ｆ９で駆動することを確認する。２つのセンサ３０Ａ、３０Ｂが駆動すればよい場合、電磁波照射装置１４０は、センサ３０Ａ、３０Ｂのそれぞれの測定周期のうち、最も短い測定周期内に、送電周波数チャネルｆ３、ｆ４、ｆ８、ｆ９の電磁波を順次照射するシーケンスを作成する。

　図１に示す電磁波照射装置１４０は、作成したシーケンスに従って、一定時間内に、設定された電磁波の送電周波数チャネルの組み合わせを用いて、電磁波を照射することを繰り返す。所定の数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・は、それぞれ、駆動可能な送電周波数チャネルの電磁波を測定周期内に少なくとも１回受信する。そのため、所定の数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・は、それぞれ、測定周期内に少なくとも１回駆動し、検出対象を検出することが可能である。なお、電磁波照射装置１４０は、設定された送電周波数チャネルの組み合わせの全部又は少なくとも一部の電磁波を、同時に照射してもよい。

　電磁波照射装置１４０は、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・が検出対象を検出している間に、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のうち所定の数のセンサが駆動する電磁波の送電周波数チャネルの組み合わせを再設定してもよい。

　例えば、現時点で設定されている電磁波の送電周波数チャネルの組み合わせが複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のいずれかを駆動できなくなった場合、電磁波照射装置１４０は、駆動できなくなったセンサを駆動可能な電磁波の送電周波数チャネルを、現時点で設定されている電磁波の送電周波数チャネルの組み合わせに追加する。

　また、追加された電磁波の送電周波数チャネルにより、現時点で設定されている電磁波の送電周波数チャネルの組み合わせのうちの少なくとも１つの送電周波数チャネルを削除しても、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のうち所定の数のセンサを駆動できる場合、電磁波照射装置１４０は、削除可能な送電周波数チャネルを削除し、削除されずに残った送電周波数チャネルの組み合わせと、追加された送電周波数チャネルと、の組み合わせを、電磁波の送電周波数チャネルの組み合わせとして再設定する。

　図５（ａ）に示す例では、当初、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅの全てを駆動可能であった送電周波数チャネルの組み合わせｆ１、ｆ３、ｆ１０が、センサ３０Ｅを駆動できなくなっている。この場合、送電周波数チャネルｆ１、ｆ３、ｆ１０の電磁波全ての照射を止めて、電磁波の送電周波数チャネルを設定可能な範囲内で変化させて、電磁波の送電周波数チャネルの組み合わせの再設定をすると、一時的に複数のセンサの全ての駆動が止まる。

　そのため、図５（ｂ）に示すように、電磁波照射装置１４０は、以前に複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅの全てを駆動可能であった送電周波数チャネルの組み合わせｆ１、ｆ３、ｆ１０で電磁波を照射することを止めずに、例えば送電周波数チャネルｆ２、ｆ４の電磁波の照射を追加する。電磁波照射装置１４０は、電磁波の送電周波数チャネルｆ２がセンサ３０Ｅを駆動可能であり、電磁波の送電周波数チャネルｆ４がセンサ３０Ｅを駆動不可能であることを確認する。

　さらに、図５（ｃ）に示すように、追加された送電周波数チャネルｆ２の電磁波がセンサ３０Ｅのみならず、センサ３０Ｄも駆動可能である場合、以前に設定された送電周波数チャネルの組み合わせのうち、センサ３０Ｄを駆動可能な送電周波数チャネルｆ１０を削除しても、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅの全てを駆動可能である。この場合、電磁波照射装置１４０は、削除可能な送電周波数チャネルｆ１０を削除する。電磁波照射装置１４０は、削除されずに残った送電周波数チャネルの組み合わせｆ１、ｆ３と、追加された送電周波数チャネルｆ２と、の組み合わせを、送電周波数チャネルの組み合わせとして再設定する。

　電磁波の周波数の組み合わせを再設定するタイミングは任意である、例えば、再設定は常に実施されてもよいし、電磁波照射装置１４０が備えるタイマあるいは電磁波照射装置１４０に接続されたタイマに基づいて定期的に実施されてもよい。あるいは、電磁波照射装置１４０が、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・の少なくとも一部が駆動していないことを確認したときに、電磁波の周波数の組み合わせを再設定してもよい。電磁波照射装置１４０が、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・の少なくとも一部が駆動していないことを確認したときに、電磁波照射装置１４０は、すぐに、電磁波の周波数の組み合わせを再設定してもよいし、所定の時間が経過した後に、電磁波の周波数の組み合わせを再設定してもよい。またあるいは、電磁波照射装置１４０は、電磁波の周波数の組み合わせを再設定するトリガ信号を受信して、電磁波の周波数の組み合わせを再設定してもよい。

　また、例えば、電磁波照射装置１４０の送電部４０の位置の変化、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・の配置の変化、並びに電磁波照射装置１４０の送電部４０と複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・の間に存在する物の有無の変化等により、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれのアンテナによる電磁波の受信状態が変わる場合がある。

　例えば、近傍に金属等の導電物質があると、センサのアンテナによる電磁波の受信状態が変わる場合がある。図６に示すように、センサのアンテナの受信感度のピークを与える周波数を、共振周波数という場合がある。例えば、センサのアンテナが導電物質から離れて配置されている場合に、センサのアンテナの受信感度のピークを与える送電周波数が、電磁波照射装置１４０の送電部４０が照射可能な送電周波数範囲内にあっても、センサのアンテナが導電物質の近傍に配置されると、図７及び図８に示すように、センサのアンテナの受信感度のピークを与える周波数が、電磁波照射装置１４０の送電部４０が照射可能な送電周波数範囲外にシフトする場合がある。

　そのため、例えば、閉空間をなす壁が金属等の導電性物質からなる場合、壁の近傍のセンサのアンテナの受信感度と、壁から離れたセンサのアンテナの受信感度と、が、相違する場合がある。よって、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・の少なくとも一部の受信感度が、閉空間内で異なり得る。

　複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれは、アンテナの受信感度が所定の感度閾値以上である場合に、受信した電力により駆動可能である。図９に示すように、送電周波数に対するアンテナの受信感度の関係において、センサが駆動可能な感度閾値の受信感度を与える２つの周波数の間の送電周波数の電磁波をセンサのアンテナが受信すれば、センサは駆動可能である。第１実施形態に係る閉空間センサシステムにおいて、送電周波数に対するアンテナの受信感度の関係において、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・がそれぞれ駆動可能な感度閾値の受信感度を与える２つの周波数の間隔Ｗ_Hよりも、電磁波照射装置１４０が設定可能な送電周波数チャネルｆ₁、ｆ₂、ｆ₃、ｆ₄・・・の間隔Ｗ_cが狭い。

　そのため、図１０に示すように、アンテナの受信感度のピークを与える周波数が、電磁波照射装置１４０の送電部４０が照射可能な送電周波数範囲外にシフトしても、センサが駆動可能な感度閾値以上の受信感度に対応する送電周波数チャネルｆ_nが、間隔Ｗ_Hの間に残り得る。したがって、アンテナの受信感度のピークを与える周波数が、電磁波照射装置１４０の送電部４０が照射可能な送電周波数範囲外にシフトしても、センサは間隔Ｗ_Hの間に残る送電周波数チャネルの電磁波により駆動可能である。なお、間隔Ｗ_Hの間に残り得る送電周波数チャネルの数は任意である。

　仮に、図１１に示すように、センサが駆動可能な感度閾値の受信感度を与える２つの送電周波数の間隔Ｗ_Hが、送電周波数チャネルｆ₁、ｆ₂、ｆ₃、ｆ₄・・・の間隔Ｗ_cより狭い場合、送電周波数に対するアンテナの受信感度のピークが、電磁波照射装置が照射可能な送電周波数範囲外にシフトすると、センサが駆動可能な感度閾値以上の受信感度に対応する送電周波数チャネルがなくなる可能性が高くなる。

　これに対し、上述したように、第１実施形態に係る閉空間センサシステムにおいて、図９に示すように、送電周波数に対するアンテナの受信感度の関係において、センサが駆動可能な感度閾値の受信感度を与える２つの送電周波数の間の間隔Ｗ_Hよりも、送電周波数チャネルｆ₁、ｆ₂、ｆ₃、ｆ₄・・・の間隔Ｗ_cが狭いため、ある送電周波数チャネルでセンサを駆動することが不可能になっても、異なる送電周波数チャネルでセンサを駆動することが可能になりやすい。そのため、第１実施形態に係る閉空間センサシステムにおいて、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・の少なくとも一部において、アンテナの受信感度のピークを与える周波数が、電磁波照射装置１４０の送電部４０が照射可能な電磁波の送電周波数範囲外になっても、測定を継続することが可能となりやすい。よって、センサの周辺の環境による、アンテナの受信感度のピークを与える周波数のシフトに対する許容範囲が広くなる。

　また、図１に示す複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれは、図１２に示す蓄電部１２０の蓄電量と、駆動開始閾値と、を比較する比較部１３０をさらに備えていてもよい。駆動開始閾値は、図１に示す複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・で共通である。複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・が測定を開始する場合、電磁波照射装置１４０の送電部４０が電磁波の照射を開始し、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれの蓄電部１２０が充電を開始する。複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれにおいて、比較部１３０が蓄電部１２０の蓄電量が駆動開始閾値以上であると判定すると、測定部１６０は測定対象の測定を開始し、測定部１６０が測定対象を測定する度に、送信部１５０は測定部１６０による測定結果を含むセンシング信号を送信する。

　図１３に示すように、センサ３０Ａは、蓄電部１２０の蓄電量が駆動開始閾値以上になるまで測定を開始しない。蓄電部１２０の蓄電量が駆動開始閾値以上になると、センサ３０Ａは、所定の測定周期で測定を開始する。他のセンサ３０Ｂ、３０Ｃ・・・も同様である。なお、図１３に示す例では、蓄電部１２０が駆動開始閾値以上の充電をしない例を示しているが、蓄電部１２０が駆動開始閾値以上の充電をしてもよい。

　上述したように、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のアンテナの受信感度は、周囲環境によって変化し得る。そのため、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のアンテナの受信感度は、互いに異なり得る。したがって、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・の蓄電部における蓄電量が駆動開始閾値以上になるまでの時間も、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・によって互いに異なり得る。

　図１４に示す例では、センサ３０Ａより先にセンサ３０Ｂにおける蓄電部の蓄電量が駆動開始閾値以上になり、センサ３０Ｂは、所定の測定周期で測定対象の測定を開始する。その後、センサ３０Ａにおける蓄電部の蓄電量も駆動開始閾値以上になり、センサ３０Ａは、所定の測定周期で測定対象の測定を開始する。

　センサ３０Ａの測定周期とセンサ３０Ｂの測定周期が同じである場合、測定開始時点が異なったセンサ３０Ａとセンサ３０Ｂは、互いに異なるタイミングで測定対象の測定し、測定結果を含むセンシング信号を無線で発する。そのため、センサ３０Ａがセンシング信号を発するタイミングと、センサ３０Ｂがセンシング信号を発するタイミングが異なり得る。そのため、センシング信号同士が干渉したり、トラフィックが混雑したりすることを回避することが可能になり得る。センサの数が３以上の場合も同様である。

　（第２実施形態）
　図１に示す複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれにおいて、図１５に示す送信部１５０は、所定の送信周期で、測定部１６０による測定結果を含むセンシング信号を送信してもよい。また、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれは、乱数を発生させ、センシング信号の送信周期に乱数を付与する乱数付与部１７０をさらに備えていてもよい。

　複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれの送信周期が同じである場合、図１６（ａ）に示すように、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・がセンシング信号を送信するタイミングが同じになり得る。これに対し、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれにおいて、乱数付与部１７０が正又は負の乱数を発生させ、発生した乱数を送信周期に付与することにより、図１６（ｂ）に示すように、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・がセンシング信号を送信するタイミングが異なり得る。そのため、センシング信号同士が干渉したり、トラフィックが混雑したりすることを回避することが可能になり得る。

　（第３実施形態）
　図１に示す複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれの送信部は、センシング信号の信号送信周波数チャネルを変化させて、センシング信号受信装置５０でセンシング信号が受信されるか確認してもよい。複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれの送信部は、無線接続の確立が確認された信号送信周波数チャネルを用いて、センシング信号を送信してもよい。複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれの送信部は、無線接続の確立が確認された複数の信号送信周波数チャネルを用いて、センシング信号を送信してもよい。複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれの送信部は、無線接続の確立の確認を、測定開始前に行ってもよいし、測定中に行ってもよい。

　（第４実施形態）
　例えば、図１７に示すように、第４実施形態に係るセンサシステムにおいては、電磁波照射装置１４０の送電部４０がそれぞれ電磁波を照射する複数の送電部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを有し、送電部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの位置が異なっていてもよい。複数の送電部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの数は任意である。

　電磁波照射装置１４０は、送電部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃごとに複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれが駆動するか確認する。電磁波照射装置１４０は、送電部の位置と、駆動可能なセンサと、の組み合わせを複数作成する。またさらに、電磁波照射装置１４０は、送電部の位置と駆動可能なセンサの組み合わせに基づいて、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のうち所定の数のセンサが駆動する送電部の位置の組み合わせを設定する。

　電磁波照射装置１４０は、設定された組み合わせに含まれる位置の送電部から電磁波を照射するシーケンスを作成する。あるいは、電磁波照射装置１４０は、設定された組み合わせに含まれる位置の送電部の全部又は少なくとも一部から同時に電磁波を照射してもよい。

　ヌルポイントは、送電部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃと、閉空間１０の内壁やその他の電磁波を反射する物体と、の位置や方向の関係に影響を受けやすい。また、閉空間１０の内壁は移動できない場合がある。これに対し、電磁波を照射する送電部の位置を変えることにより、センサの位置と重なっていたヌルポイントの位置を変えることが可能である。これにより、センサを安定的に駆動することが可能となる。

　（第５実施形態）
　第５実施形態に係るセンサシステムにおいては、図１８に示すように、電磁波照射装置１４０の送電部４０が、電磁波の照射方向を変化させるアンテナを備える。アンテナは、例えば指向性アンテナであり、フェーズドアレーアンテナ及び可動式のパラボラアンテナ等が使用可能である。フェーズドアレーアンテナは、移動機構を用いずに指向性を変化させることができるため、発塵を抑制することが可能である。

　電磁波照射装置１４０は、電磁波の照射方向ごとに複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のそれぞれが駆動するか確認する。電磁波照射装置１４０は、電磁波の照射方向と、駆動可能なセンサと、の組み合わせを複数作成する。またさらに、電磁波照射装置１４０は、電磁波の照射方向と駆動可能なセンサの組み合わせに基づいて、複数のセンサ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・のうち所定の数のセンサが駆動する電磁波の照射方向の組み合わせを設定する。

　電磁波照射装置１４０は、設定された組み合わせに含まれる照射方向に電磁波を照射するシーケンスを作成する。電磁波の照射方向を変えることにより、センサの位置と重なっていたヌルポイントの位置を変えることが可能である。これにより、センサを安定的に駆動することが可能となる。

　（他の実施形態）
　上記のように本発明を実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、上述した実施形態を組み合わせてもよい。また、上記の実施形態では、閉空間として凍結乾燥炉を使用する場合を説明したが、閉空間は、部屋、工場、保管庫、房、漕及び炉等であってもよい。閉空間内の気体は清浄に保たれてもよい。閉空間内は真空にされてもよい。閉空間は、無菌的な医薬品処理空間であってもよい。また、センサは、表面弾性波に基づき湿度を測定対象としてもよい。センサは、酸素や二酸化炭素等の気体濃度を測定対象としてもよい。あるいは、センサは、物品のそれぞれの存否や移動を測定対象としてもよい。センサは、バイアルに限らず、様々な容器内に配置されてもよいし、容器内に配置されていなくともよい。センサは、商品、美術品、及び展示品等の物品に配置されてもよい。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。

　１０・・・閉空間、２０・・・バイアル、３０・・・センサ、４０・・・送電部、５０・・・センシング信号受信装置、１１０・・・受電部、１１１・・・受電アンテナ、１１２・・・送信アンテナ、１２０・・・蓄電部、１３０・・・比較部、１４０・・・電磁波照射装置、１５０・・・送信部、１６０・・・測定部、１７０・・・乱数付与部

Claims

　電磁波を照射する送電部を備える電磁波照射装置と、
　アンテナをそれぞれ備え、前記アンテナを介して受信した前記電磁波を電力に変換して駆動する複数のセンサと、
　を備え、
　前記複数のセンサのそれぞれが蓄電部を備え、前記蓄電部における蓄電量が前記複数のセンサで共通の駆動開始閾値に達した場合に、前記複数のセンサのそれぞれが駆動を開始し、
　前記電磁波照射装置の前記送電部及び前記複数のセンサが閉空間内に配置される、
　閉空間センサシステム。
　前記複数のセンサの少なくとも一部の受信感度が、前記閉空間内で異なる、請求項１に記載の閉空間センサシステム。
　前記複数のセンサのそれぞれが、
　アンテナを介して、送信周期でセンシング信号を送信する送信部と、
　乱数を発生させ、前記送信周期に前記乱数を付与する乱数付与部と、
　を備える、請求項１に記載の閉空間センサシステム。
　前記複数のセンサのそれぞれが、アンテナを介して、複数の信号送信周波数チャネルの少なくともいずれかでセンシング信号を送信する送信部をさらに備える、請求項１に記載の閉空間センサシステム。
　前記センシング信号を受信するための複数のセンシング信号受信装置をさらに備える、請求項４に記載の閉空間センサシステム。
　前記電磁波照射装置の前記送電部が、送電周波数範囲内の複数の送電周波数チャネルの少なくともいずれかで電磁波を照射し、
　送電周波数に対する前記アンテナの受信感度の関係において、前記複数のセンサがそれぞれ駆動可能な感度閾値の受信感度を与える２つの送電周波数の間隔よりも、前記送電周波数チャネルの間隔が狭い、
　請求項１に記載の閉空間センサシステム。
　前記複数のセンサの少なくとも一部の前記受信感度のピークが、前記送電周波数範囲外になることができる、請求項６に記載の閉空間センサシステム。
　前記電磁波照射装置が、前記複数のセンサのうち、所定の数のセンサが駆動可能な複数の送電周波数チャネルの組み合わせを設定する、請求項６又は７に記載の閉空間センサシステム。
　前記電磁波照射装置の前記送電部が、前記閉空間内の複数の位置から前記電磁波を照射するよう構成されている、請求項１に記載の閉空間センサシステム。
　電磁波照射装置の送電部から電磁波を照射することと、
　それぞれアンテナを介して受信した前記電磁波を電力に変換して複数のセンサが駆動することと、
　を含み、
　前記複数のセンサのそれぞれが蓄電部を備え、前記蓄電部における蓄電量が前記複数のセンサで共通の駆動開始閾値に達した場合に、前記複数のセンサのそれぞれが駆動を開始し、
　前記電磁波照射装置の送電部及び前記複数のセンサが閉空間内に配置されている、
　閉空間センサシステムの動作方法。