(57)【要約】【課題】本発明は、消費電力を低減し小型化した衝撃等を検出できる電子機器を用いた運送システムを提供することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するために本発明の運送システムは、外部からの物理量を電圧に変換するエネルギー変換器２２と、前記エネルギー変換器２２から印加された電圧に応じて抵抗が変化し、その値が固定される記憶抵抗素子２１と、を備えた電子機器２０を取り付けた荷物１１０を送り主から送り先へ運送するステップと、前記送り主へ届いた前記荷物１１０に取り付けられた前記電子機器２０内の前記記憶抵抗素子２１の抵抗値または前記抵抗値に対応する情報を読み出すステップと、を備えた運送システムである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの物理量を電圧に変換するエネルギー変換器と、前記エネルギー変換器から印加された電圧に応じて抵抗が変化し、その値が固定される記憶抵抗素子と、を備えた電子機器を取り付けた荷物を送り主から送り先へ運送するステップと、
前記送り主へ届いた前記荷物に取り付けられた前記電子機器内の前記記憶抵抗素子の抵抗値または前記抵抗値に対応する情報を読み出すステップと、を備えた運送システム。
【請求項２】
外部からの物理量を電圧に変換するエネルギー変換器と、前記エネルギー変換器から印加された電圧に応じて抵抗が変化し、その値が固定される記憶抵抗素子と、を有する電子機器を備えた荷札。
【請求項３】
外部からの物理量を電圧に変換するエネルギー変換器と、前記エネルギー変換器から印加された電圧に応じて抵抗が変化し、その値が固定される記憶抵抗素子と、を有する電子機器を備えた荷札を有する荷物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量を検出するエネルギー変換器を備えた電子機器を用いた荷札、荷物および運送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
物品を運送する途中に衝撃を受けると物品が劣化する可能性があるため、物流の管理において物品がどの程度の衝撃を受けたのか測定をする要求が高まっている。例えばこの物流において物品に加わった衝撃を測定するために衝撃検出装置が用いられている。
【０００３】
従来、物流において物品に加わった衝撃の検出に用いられている衝撃検出装置１としては、図１０に示すように衝撃検出部２と、加速度センサ３Ａとアンプ３Ｂと全波整流回路３Ｃとから構成される衝撃検出部３と、遅延制御部５と、スイッチ６と、抵抗７と、コンデンサ８と、コンパレータ９と、記録回路１０と、ＲＴＣ部１１と、電池１２から構成されている。この衝撃検出装置１では、衝撃を検出したときに所定時間以上遅延してから休止状態から起動し、コンパレータ９の出力信号に基づいて処理を行うことにより衝撃検出装置１の省電力化を図っている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−９９７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の衝撃検出装置では、衝撃検出装置で検出した衝撃を記憶するために電池を必要としているため、衝撃検出時以外は休止状態としていても衝撃検出時には衝撃を記憶するために電池を消費するという課題があった。また、衝撃検出装置を省電力化するために遅延制御部、スイッチ、コンパレータ等を設ける必要が有り、衝撃検出装置が大型化するといった課題があった。
【０００６】
そこで本発明は、衝撃を記憶するための消費電力をさらに低減し、さらに小型化した衝撃を検出できる電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、外部からの物理量を電圧に変換するエネルギー変換器と、前記エネルギー変換器から印加された電圧に応じて抵抗が変化し、その値が固定される記憶抵抗素子と、を備えた電子機器を取り付けた荷物を送り主から送り先へ運送するステップと、前記送り主へ届いた前記荷物に取り付けられた前記電子機器内の前記記憶抵抗素子の抵抗値または前記抵抗値に対応する情報を読み出すステップと、を備えた運送システムである。請求項１に記載の発明は、この方法により、荷物に対して衝撃などの外部から加えられたエネルギーを知ることができるという作用効果を有する。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、外部からの物理量を電圧に変換するエネルギー変換器と、前記エネルギー変換器から印加された電圧に応じて抵抗が変化し、その値が固定される記憶抵抗素子と、を有する電子機器を備えた荷札である。請求項２に記載の発明は、この方法により請求項１に記載の発明と同様の作用効果を有する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、外部からの物理量を電圧に変換するエネルギー変換器と、前記エネルギー変換器から印加された電圧に応じて抵抗が変化し、その値が固定される記憶抵抗素子と、を有する電子機器を備えた荷札を有する荷物である。請求項３に記載の発明は、この方法により請求項１に記載の発明と同様の作用効果を有する。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成により本発明は、荷物に対して衝撃などの外部から加えられたエネルギーを知ることを、消費電流を低減し、また小型化を実現しながら行なうことができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における物流システムの荷物の斜視図
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）本発明の実施の形態１における物流システムの荷札の平面図
【図３】本発明の実施の形態１の電子機器の構成を示す図
【図４】公知論文に記載のＲｅＲＡＭの電圧と抵抗の関係を示したグラフ
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１の電子機器の上面図、（ｂ）同電子機器の側面図
【図６】本発明の実施の形態２の記憶抵抗素子の電圧抵抗の関係を示す図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態２の電子機器の上面図、（ｂ）同電子機器の側面図
【図８】同電子機器の等価回路図
【図９】同電子機器に衝撃が加わったときの合成抵抗の変化を示すグラフ
【図１０】従来の衝撃センサの構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について図面を用いながら説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態１における物流システムの荷物の斜視図である。荷物１１０は運送業者によって送り主から送り先まで運ばれる。荷物１１０は荷札１００を有している。
【００１４】
図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、いずれも本発明の実施の形態１における物流システムの荷札の平面図である。荷札１００には送り先の氏名や住所、および送り主の氏名や住所が記載されている。荷札１００は２枚以上の用紙を綴ったものであり、１番目の用紙に送り主の氏名や住所、および送り先の名称や場所を記入するとその際の筆圧により２枚目以降の用紙に複写されるようになっている。１枚目の用紙１０１にはミシン目１０１ａおよびミシン目１０１ｂが設けられている。図２（ａ）において、１枚目の用紙１０１におけるミシン目１０１ａおよびミシン目１０１ｂの間に位置する部分を切り離すと図２（ｂ）の構成になり、２枚目の用紙１０２が露出される。２枚目の用紙には電子機器１０３が配置されている。電子機器１０３にはシール１０４が貼られている。このシール１０４を剥離させると図２（ｃ）の状態になり、電子機器１０３に形成された測定電極１０５ａおよび測定電極１０５ｂが露出される。この測定電極１０５ａおよび測定電極１０５ｂに測定器の端子（図示せず）を接触させることにより電子機器１０３の抵抗値を測定することが可能となる。
【００１５】
図３は本発明の実施の形態１における物流システムにおける電子機器２０の構成を示す図である。本発明の実施の形態１の電子機器２０は、印加された電圧に応じて抵抗が変化する記憶抵抗素子２１と、記憶抵抗素子２１と接続され検出した物理量に応じて電圧を発生し記憶抵抗素子２１に印加するエネルギー変換器２２を備えている。
【００１６】
エネルギー変換器２２は上下に電極が設けられたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電定数の高い圧電体で構成されている。電子機器２０に衝撃が加えられると、電子機器２０に加えられた衝撃がエネルギー変換器２２に衝撃が伝わることによりエネルギー変換器２２の圧電体が歪み、圧電効果により電荷が発生しエネルギー変換器２２に接続された記憶抵抗素子２１に電圧が印加される。
【００１７】
記憶抵抗素子２１は下部電極と、下部電極上に形成された金属酸化物と、金属酸化物上に形成された上部電極で構成されており、下部電極と上部電極は白金、金、チタン等の金属膜で形成され、金属酸化物は酸化チタン、酸化ニッケル、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化銅等で形成されている。エネルギー変換器２２により記憶抵抗素子２１に電圧が印加されると、記憶抵抗素子２１を構成する金属酸化物の状態変化により抵抗が変化し、変化した抵抗値で固定される。ここで、変化した値で抵抗が固定された金属酸化物は先に印加された電圧以上の電圧が印加された場合のみ抵抗が変化し、先に印加された電圧以下の電圧が印加されても固定された抵抗からは変化しない。また、この抵抗の固定は例えば＋電圧を印加した後に＋電圧を印加した場合であり、抵抗が固定された後に一定以上の逆電圧を印加すると記憶抵抗素子２１の抵抗は変化する場合など、整流素子を使うこともある。
【００１８】
ここで、図４に記憶抵抗素子２１に電圧を印加したときの金属酸化物の抵抗の変化の一例を示す。図４は公知論文「“Ｈｉｇｈｌｙ  Ｒｅｌｉａｂｌｅ  ＴａＯX  ＲｅＲＡＭ  ａｎｄ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｅｖｉｄｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｒｅｄｏｘ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ”  Ｄｉｇ．  −  Ｉｎｔ．  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｍｅｅｔ  （ＩＥＥＥ）  ２００８，  ２９３  （２００８）．」に記載のＴａＯXを用いたＲｅＲＡＭの電圧と抵抗の関係を示したグラフである。公知論文に記載のＴａＯXを用いた記憶抵抗素子２１は電圧を印加することにより金属酸化物の抵抗が図４に示すように変化し、変化した値で抵抗が固定されるため、金属酸化物の抵抗を測定することにより、電子機器２０に加えられた衝撃を測定することができる。このとき、図４に示す特性の金属酸化物においては、１Ｖ〜２Ｖの電圧が印加されたときに抵抗が大きく変化するため、所望の環境下で電子機器２０に衝撃が加えられたときに記憶抵抗素子２１に印加される電圧が１Ｖ〜２Ｖとなるようにエネルギー変換器２２を調整しておけば、電子機器２０に加えられた衝撃の大きさを詳細に測定することが可能となる。また、電子機器２０に複数回衝撃が加えられた場合、金属酸化物の抵抗は印加された電圧のうち最も大きい電圧に応じた抵抗に変化し固定されるため、電子機器２０に加えられた衝撃のピーク値を測定することが可能になる。
【００１９】
次に、図５を用いて本発明の実施の形態１における電子機器２０の具体的な構造を説明する。図５（ａ）は本発明の実施の形態１の電子機器２０の上面図、図５（ｂ）は本発明の実施の形態１の電子機器２０の側面図である。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、電子機器２０は基板２３上にグランド電極２４が形成され、グランド電極２４上に金属酸化物膜２５と圧電膜２６が形成され、金属酸化物膜２５と圧電膜２６の上には上部電極２７が形成されている。上部電極２７とグランド電極２４はそれぞれ図２（ｃ）の測定電極１０５ａ、測定電極１０５ｂに対応する。また金属酸化物膜２５は図３の記憶抵抗素子２１を、圧電膜２６はエネルギー変換器２２をそれぞれ構成する。基板２３には切欠き部２８ａ、２８ｂが平行して設けられており、圧電膜２６は切欠き部２８ａ、２８ｂの間に形成されている。電子機器２０に衝撃が加わると切欠き部２８ａ、２８ｂに挟まれ圧電膜２６が形成された部分が振動し、圧電効果により金属酸化物膜２５に電圧が印加される。このように形成することにより、図３に示す記憶抵抗素子２１とエネルギー変換器２２を同一の素子に形成することが可能となるため、電子機器２０を小型化することができる。また、エネルギー変換器２２として圧電体を用い、記憶抵抗素子２１の抵抗変化により電子機器２０に加えられた衝撃を検出することができるため、電子機器２０に加えられた衝撃の測定に電源を必要としないため、消費電力を低減することが可能である。
【００２０】
以上の構成による物流システムは以下のようになる。
【００２１】
まず、図２（ａ）に示す荷札１００を荷物１１０に貼り、図１の状態にする。荷札１００が貼られた荷物１１０は所定の送り先へ届けられる。送り先では、ミシン目１０１ａおよびミシン目１０１ｂに沿って１枚目の用紙１０１の中央部を剥がし、さらにシール１０４を剥がす。そして、抵抗値を測定する機械（図示せず）を用いて、測定電極１０５ａおよび測定電極１０５ｂによって電子機器１０３の抵抗値を測定する。荷物１１０の運送中に落下させるなどをして所定以上の物理エネルギーである衝撃が荷物１１０に加わった際には、電子機器１０３中の記憶抵抗素子（図示せず）の抵抗値が変動しているので、送り先にて抵抗値を測定することで運送中の落下の有無を知ることができる。
【００２２】
なお、送り先で測定した抵抗値は、送り先である受取人へ渡す伝票に記載して記録として残すこともできる。この受取人へ渡す伝票として、１枚目の用紙１０１を用いることができる。その際、抵抗値をそのまま記載する方法もあるが、バーコード等の一見しても抵抗値の値がわからないような情報に変換して記載する方法もある。バーコードの場合には、直接伝票に記載するのではなく、バーコードシールを作成して、これを伝票に貼り付ける方法もある。
【００２３】
同時に、受取人の印鑑が押されている受取人が受領したことを示し運送者が回収する伝票にも、同様に抵抗値を記載して、これを運送者が保管することで、その荷物１１０の落下履歴の情報を保存することができる。これもバーコードシールを貼るものであってもよい。この運送者が回収する伝票として２枚目の用紙１０２を用いることができる。なお、運送者が２枚目の用紙１０２を回収すると、電子機器１０３も回収することができるので、２枚目の用紙１０２への抵抗値の記載は不要とすることも可能であるが、回収後に衝撃を受けて抵抗値が変化する可能性や、逆方向の電圧を印加するなどして抵抗値を改ざんしたとの疑いを排除することを考慮して、回収する伝票にも抵抗値を記録することが好ましい。また、電子機器１０３を回収した後に、逆方向の電圧を印加するなどして、電子機器１０３を初期化して、再び別の荷札に取り付けて再利用することもできる。
【００２４】
なお、荷札１００は１枚目の用紙１０１が最も表側に存在する用紙であることに限られない。最も表側に存在する用紙は、送り主が自身や送付先に関する必要事項を記入後、送り主の控えとして荷札１００から切り離すものであってもよい。
【００２５】
また、電子機器１０３は１枚目の用紙１０１によって隠された構成でなくてもよい。但し、測定電極１０５ａおよび測定電極１０５ｂが水分と接することによる表面の酸化や、運送中に生じる傷、あるいは、付着するゴミや埃による抵抗値への影響を排するために、シール１０４で覆われていることが好ましい。そしてシール１０４は剥離性が良好で接着材が測定電極１０５ａおよび測定電極１０５ｂに残留しないものを選択すべきである。シール１０４は、運送中には１枚目の用紙１０１に覆われているので、意図せずに剥離してしまうことを防止することができる。
【００２６】
なお、受取人に渡す伝票や、運送者が回収する伝票には、抵抗値ではなく、一定以上の衝撃の有無や加速度等を記載してもよい。これらの値は、抵抗値とそれぞれの値との相関を予め求めておき、測定した抵抗値に対応する値を記録すればよい。いずれにしても、抵抗値に対応した落下の履歴を残す情報を記録すればよい。
【００２７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、図面を用いながら説明する。
【００２８】
本発明の実施の形態２は記憶抵抗素子に用いる金属酸化物の材料と、電子機器の構造が本発明の実施の形態１と異なるため、本発明の実施の形態１と異なる点のみについて説明する。
【００２９】
図６に本発明の実施の形態２における記憶抵抗素子に電圧を印加したときの金属酸化物の抵抗の変化を示す。本発明の実施の形態２の金属酸化物は酸化銅であり、図６に示すように２Ｖの電圧を印加したときに抵抗が約１０ｋΩから約２００ｋΩへと急峻に変化する特性となるように記憶抵抗素子を形成している。
【００３０】
図７（ａ）に電子機器３０の上面図、図７（ｂ）に電子機器３０の側面図を示す。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、電子機器３０は基板３１上にグランド電極３２が形成され、グランド電極３２上に圧電膜３３と、絶縁膜３５と、金属酸化物膜３６ａ〜３６ｅとが形成され、絶縁膜３５上に抵抗膜３４が形成されている。圧電膜３３と抵抗膜３４の上に上部電極３７が形成され、金属酸化物膜３６ａ〜３６ｅと抵抗膜３４の上に記憶抵抗素子電極３８ａ〜３８ｅが夫々形成されている。抵抗膜３４の上部電極３７が形成されていない側の端に穴３９が設けられており、グランド電極３２と接続されている。本発明の実施の形態１と同様に基板３１には切欠き部４０ａ、４０ｂが設けられており、圧電膜３３を切欠き部４０ａ、４０ｂの間に設けることにより、電子機器３０に衝撃が加わると基板３１の切欠き部４０ａ、４０ｂの間の部分が振動することにより圧電膜３３が撓み、圧電効果で金属酸化物膜３６ａ〜３６ｅに電圧が印加される。
【００３１】
図８に電子機器３０の等価回路図を示す。図８に示すようにグランド電極３２と金属酸化物膜３６ａ〜３６ｅと記憶抵抗素子電極３８ａ〜３８ｅから構成される記憶抵抗素子４１ａ〜４１ｅが夫々１０ｋΩの抵抗４２ａ〜４２ｆを介して電気的に接続されているため、電子機器３０に衝撃が加わったときに記憶抵抗素子４１ａ〜４１ｅには夫々異なった電圧が印加される。このため、電子機器３０に加えられた衝撃の大きさに応じて抵抗が変化する記憶抵抗素子４１ａ〜４１ｅの個数が変化するため、電子機器３０に加えられた衝撃の大きさに応じて記憶抵抗素子４１ａ〜４１ｅの合成抵抗が変化する。図９に電子機器３０に衝撃が加えられたときにエネルギー変換器４３に発生する電圧の大きさと、その電圧が印加されたときの記憶抵抗素子４１ａ〜４１ｅのエネルギー変換器４３から見た合成抵抗の変化を示す。図９に示すように、エネルギー変換器４３に１４Ｖの電圧が発生し、記憶抵抗素子４１ａに印加された電圧が２Ｖのとき記憶抵抗素子４１ａの抵抗のみが２００ｋΩに変化し、合成抵抗が１６ｋΩから２５ｋΩに変化している。また、エネルギー変換器４３に発生する電圧が１５Ｖになると記憶抵抗素子４１ａ、４１ｂの抵抗が２００ｋΩに変化し、合成抵抗が２５ｋΩから３２ｋΩに変化している。このように、エネルギー変換器４３に発生した電圧に応じて記憶抵抗素子４１ａ〜４１ｅの合成抵抗が変化するため、記憶抵抗素子４１ａ〜４１ｅの合成抵抗を測定することにより電子機器３０に加えられた衝撃の大きさを測定することが可能となる。
【００３２】
なお、本発明の実施の形態２では記憶抵抗素子を基板上に５個形成し、夫々の異なる電圧が印加されるように形成したが、記憶抵抗素子の個数は５個に限るものではなく、少なくとも２個形成すれば本発明の実施の形態２の効果を得ることができ、記憶抵抗素子の個数を５個よりも多く形成すればより詳細に電子機器に加えられた衝撃の大きさを測定することが可能になる。
【００３３】
また、本発明の実施の形態２では圧電体と記憶抵抗素子とを抵抗を介して接続することにより、記憶抵抗素子に印加される電圧が異なる構成としたが、記憶抵抗素子の抵抗が急峻に変化する電圧が異なっていても本発明の実施の形態２と同様の効果を得ることができる。本発明の実施の形態２では約２Ｖの電圧が印加されたときに抵抗が急峻に変化する特性となるように記憶抵抗素子を形成しているが、金属酸化物の成膜条件や材料を変えるなどにより記憶抵抗素子の抵抗が急峻に変化する電圧が異なる金属酸化物を複数圧電体と接続する構成としてもよい。例えば、１Ｖで抵抗が急峻に変化する記憶抵抗素子と、２Ｖで抵抗が急峻に変化する記憶抵抗素子を用いて電子機器を構成することにより、電子機器に加えられた衝撃が記憶抵抗素子に１Ｖの電圧が印加される大きさだったのか、２Ｖ以上の大きさの電圧が印加される大きさだったのかを測定することが可能となる。
【００３４】
上記のような電子機器３０を用いて、実施の形態１と同様の運送システムを実施することができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
なお、実施の形態１または実施の形態２において、エネルギー変換器２２として、圧電体を用いて説明をしたが、これに限られず、静電容量の変化により衝撃を検出しても良いし、角速度センサ等のセンサによりエネルギーを変換する構成としても、所望の電圧が発生する素子を用いても良い。
【００３６】
また、本発明は、荷物１１０に与えられた衝撃を検知するものに限られず、例えば運送中に印加されたサージを検知するシステムにすることもできる。サージを検知するシステムとしては、エネルギー変換器２２として、上記のような衝撃を検知するものに限られずサージを検知するものを用いて、荷物１１０に与えられたサージの履歴を記録するものにしてよい。サージを検知するものとしては、例えば導体が考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の運送システムは、記憶抵抗素子を用いて電子機器に加わった衝撃等の物理エネルギーに応じて変化した抵抗を記憶することにより、衝撃の記憶に電池を必要とせず回路を簡略化することができるため、電子機器の消費電力を低減し小型化することが可能となっている。このため、物流への適用等に適している。
【符号の説明】
【００３８】
２０、３０  電子機器
２１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ  記憶抵抗素子
２２  エネルギー変換器
２３、３１  基板
２４、３２  グランド電極
２５、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ  金属酸化物膜
２６、３３  圧電膜
２７、３７  上部電極
２８ａ、２８ｂ、４０ａ、４０ｂ  切欠き部
３４  抵抗膜
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、３８ｅ  記憶抵抗素子電極
３９  穴
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ  抵抗
１００  荷札
１０１  １枚目の用紙
１０１ａ、１０１ｂ  ミシン目
１０２  ２枚目の用紙
１０３  電子機器
１０４  シール
１０５ａ、１０５ｂ  測定電極
１１０  荷物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014238274.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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