(57)【要約】 【課題】省電力化を図ることのできる無線式センサシステム等を提供することを目的とする。【解決手段】中継局コントローラにおいて、中継局から各センサに対して電力供給のために送信している電波を一定時間ごとに停止させることで、各センサにおける時刻補正を行うためのコマンドを送信する。センサにおいては、中継局からセンサに対して電力供給のために送信される電波が停止したときに、内部クロック機能の時刻補正を行う。また、中継局コントローラにおいて、各センサから送信された、測定データを含む電文に何らかのエラーが生じていた場合、その電文を送信したセンサに中継局から送信する電力を供給するための電波を一定時間停止させることで、電文の再送信を要求することもできる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を測定するとともに、測定した測定データを含む電文を無線により送信する複数個のセンサと、前記センサからの前記電文を受信するコントローラとからなる無線式センサシステムであって、
前記コントローラは、前記センサに対し電力を供給するための電波を電波発生源に送信させるとともに、前記電波発生源から複数の前記センサに対して送信する前記電波を停止させることで、前記センサに対するコマンドを前記電波に含ませることを特徴とする無線式センサシステム。
【請求項２】
複数個の前記センサは、前記コントローラへの前記電文の送信を、予めそれぞれの前記センサに個別に割り振られた時間帯に行い、
前記コントローラは、複数の前記センサのそれぞれに割り振られた前記時間帯の時刻補正を行うためのコマンドを、前記電波に含ませることを特徴とする請求項１に記載の無線式センサシステム。
【請求項３】
前記コントローラは、複数の前記センサのそれぞれから送信された前記電文を検証するとともに、
検証した前記電文に誤りがあったときに、前記電文を送信した前記センサに対して前記電文の再送信を要求するコマンドを、前記電波に含ませることを特徴とする請求項１または２に記載の無線式センサシステム。
【請求項４】
生体の健康管理を行うシステムであって、
管理を行う複数の前記生体にそれぞれ装着されて所定の物理量を測定するとともに、測定した測定データを含む電文を無線により送信する複数個のセンサと、
前記センサからの前記電文を受信するコントローラと、
前記センサに対し電力を供給するための電波を送信する電波発生源と、
前記コントローラで受信した前記電文に含まれる前記測定データに基づいて、前記生体の健康状態に異常が生じているか否かの判定を行う判定装置と、を備え、
前記コントローラは、前記電波発生源から複数の前記センサに対して送信する前記電波を停止させることで、前記センサに対するコマンドを前記電波に含ませることを特徴とする生体の健康管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線式センサシステム、生体の健康管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線による通信技術、送受信デバイスの進化に伴い、無線を用いた各種のシステムが用いられている。
このようなシステムを用い、各種の動物の生態を観察あるいは監視することも行われている。動物の生態を調べる従来の方法としては、ＧＰＳ端末による渡り鳥の位置探査や、牛の歩行頻度から発情期を検出する試みが知られている。
【０００３】
我が国におけるＢＳＥ発生や鳥インフルエンザ流行などを契機に、最近「食の安全」に対する関心が急速に高まっている。このような食用に供する動物の健康管理は、オフラインのバイオ的検査手法が主に開発されてきた。しかしこれらの方法では、検査を迅速に行うことができず、かつ高コストであり、一般に普及させることができるものではなかった。そこで、このような動物の健康管理を、動物にセンサを装着し、無線によりセンサからの情報を収集することで行えないか、という検討が行われつつある。
【０００４】
このような動物の健康管理を、無線を用いて行うシステムでは、課題の一つとして、測定対象に取り付けた状態でのセンサの電源の確保がある。また、センサにおける測定値はアナログデータであり、これを無線で送信するためにはデジタルデータに変換する必要がある。このためのＡ／Ｄコンバータによっても電力が消費される。
このような無線式のセンサにおいて、消費電力を抑え、センサを使用できる期間を少しでも長期化するための様々な工夫がこれまでにもなされている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９８３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、センサを、動物等の生体に装着するような用途の場合、外部から電力を供給したり、バッテリに充電を行うのは困難であるうえ、電源を含めたセンサ全体を小型化・軽量化する必要があるために、大型のバッテリ等を備えることもできない。したがって、このような用途においては、消費電力をさらに抑える必要性がある。
【０００７】
従来の無線センサ技術においては、親機を介さず、子機同士で直接通信を行うアドホック方式が採用されている。しかし、アドホック方式の通信においては、個々の端末が非同期に通信を行うため、各端末は常に受信状態でないと通信が成立せず、消費電力を抑えるのが難しい。
【０００８】
また、一般にはセンサで検出した温度データを、一定時間ごとに間欠的に送信しているが、変化に対する応答性を高めるには、より細かい時間間隔で測定を行って測定データを送信せざるを得ず、その結果、消費電力が大きくならざるを得ない。また、間欠的に温度の検出・送信を行う場合、状態変化の有無に関わらず、検出した測定データを送信するため、いわば、無駄なデータ送信を行っているとも言え、消費電力を抑える余地がある。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、省電力化を図ることのできる無線式センサシステム等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】
【０００９】
上記のような課題を解決すべくなされた本発明の無線式センサシステムは、物理量を測定するとともに、測定した測定データを含む電文を無線により送信する複数個のセンサと、センサからの電文を受信するコントローラとからなる無線式センサシステムであって、コントローラは、センサに対し電力を供給するための電波を電波発生源に送信させるとともに、電波発生源から複数のセンサに対して送信する電波を停止させることで、センサに対するコマンドを電波に含ませることを特徴とする。
このように、センサに対して電力を供給するために送信する電波に、センサに所定の動作を行わせるコマンドを送ることで、センサ側においては、電波が停止したタイミング、長さ等に応じ、センサ側では受信したコマンドを認識することができる。ここで、センサ側においては、電力供給のための電波を受信するための構成と、測定データを含む電文を送信するための構成を備えれば良い。つまり、コントローラからのコマンドは、電力供給のための電波を受信するためのアンテナ等の構成で受けることができるため、コマンドを受けるために待機電力を要することもなく、消費電力を抑えることができる。
【００１０】
コントローラにおいて、電力を供給するための電波に含ませるコマンドはいかなるものであっても良い。
例えば、複数個のセンサで、コントローラへの電文の送信を、予めそれぞれのセンサに個別に割り振られた時間帯に行う場合、複数のセンサのそれぞれにおいて、電文を送信するために割り振られた時間帯の時刻補正を行うためのコマンドとすることができる。このようにして、複数のセンサのそれぞれにおいてコマンドに基づいて時刻補正を行えば、予めそれぞれのセンサに個別に割り振られた時間帯にコントローラへの電文の送信を行うときに、他のセンサからの電文送信とタイミングが干渉するのを防ぐことができる。
予めそれぞれのセンサに個別に割り振られた時間帯にセンサからコントローラへの電文の送信を行うことで、コントローラ側からセンサに対し、電文送信を要求する必要もなく、センサ側では、この電文送信要求を受けるための待機電力も不要となる。
また、コントローラ側からセンサに対して電文送信を要求する構成とする場合にも、そのためのコマンドを、センサに電力を供給するための電波に含ませればよい。
【００１１】
また、コントローラで、複数のセンサのそれぞれから送信された電文を検証するようにし、検証した電文に誤りがあったときには、電文を送信したセンサに対し、電文の再送信を要求するコマンドを、前記の電波に含ませることもできる。
【００１２】
このような無線式センサシステムは、いかなる用途に用いても良いが、動物等の生体の健康管理を行うシステムに用いるのに適している。
本発明者らは、生体の健康管理を行うのに、加速度・傾斜・温度・血流・血圧・脈拍等の物理量測定を行うセンサを管理対象となる生体に装着し、センサから送信された測定結果のデータに基づいて生体の行動状態を判定することで、生体の健康状態を判定する技術を開発した。
このような技術においては、ＭＥＭＳ技術により、物理センサや通信装置等を超小型のチップに収めることができる。このようなチップを多数の管理生体に装着してデータを逐次的に収集し、コンピュータを用いてデータを解析することで、多数の管理生体を一括して管理することができるのである。
このようなシステムに本発明の無線式センサシステムを適用する場合、以下に示すような構成となる。
すなわち、生体の健康管理を行うシステムであって、管理を行う複数の生体にそれぞれ装着されて所定の物理量を測定するとともに、測定した測定データを含む電文を無線により送信する複数個のセンサと、センサからの電文を受信するコントローラと、センサに対し電力を供給するための電波を送信する電波発生源と、コントローラで受信した電文に含まれる測定データに基づいて、生体の健康状態に異常が生じているか否かの判定を行う制御装置と、を備え、コントローラは、電波発生源から複数のセンサに対して送信する電波を停止させることで、センサに対するコマンドを電波に含ませることを特徴とした構成である。
【００１３】
ここで、用いるセンサは、いかなる構成としても良いが、測定データ量、データの送信頻度を抑えて消費電力を抑えるためには、例えば以下のような構成の加速度センサ、温度センサとするのが好ましい。
加速度センサとしては、加速度に応じて変形する変形部材と、変形部材の表面に形成され、変形部材の変形に応じて電荷を発生する圧電材料部と、圧電材料部で発生した電荷量に応じて得られる電圧が印加され、印加された電圧が予め定めた設定電圧を超えたときに信号を発する信号処理回路と、を備える。そして、圧電材料部は互いに電気的に直列に接続されて複数が備えられる。さらに、信号処理回路は複数が備えられて、直列に接続された複数の圧電材料部のうち、互いに異なる少なくとも２つの圧電材料部に接続されている。そして、複数の信号処理回路のそれぞれにおいては、その信号処理回路が接続された圧電材料部から、基準電位との間に直列に接続されている圧電材料部の数に応じて生じる電圧が印加されるようになっている。ここで、圧電材料部としては、圧電薄膜、圧電厚膜の他、圧電体をバルク接合するもの等があり得る。
このような加速度センサにおいては、加速度が作用すると変形部材が変形し、これにともない圧電材料部がその変形量に応じた電荷を発生する。そして、この圧電材料部は複数が電気的に直列に接続されているので、接地側からの配置（順番）によって、基準電位との間に直列に接続されている圧電材料部の数に応じて生じる電圧が、圧電材料部ごとに異なることになる。信号処理回路に圧電材料部から印加された電圧が設定電圧を超えた場合、信号処理回路は信号を発するが、この信号を発した信号処理回路を認識することで、作用した加速度の程度を得ることができる。つまり、複数の信号処理回路から発する信号に基づいて、加速度をデジタル的に測定することができるのである。
このような加速度センサにおいては、複数の信号処理回路からの信号を、電気的な接続を介して出力することもできるし、無線等の通信を介して出力すること、メモリ回路等に蓄積すること等が可能である。
【００１４】
また、温度センサとしては、本発明者らは、バイメタル構造を利用した温度スイッチに注目している。バイメタル構造を利用した温度スイッチは、素子自体の消費電力はゼロであり、また出力もＯＮ／ＯＦＦの電気的スイッチとなるため、直接デジタル信号として読み出すことが可能であり、読み出しに必要な電力は最小限とすることができる。しかし、バイメタル温度スイッチは、単体では、ある特定の温度で動作するスイッチであるため、広範囲の温度領域内における連続的な温度変化の検出には使用できない。
【００１５】
そこで、線膨張率の互いに異なる２種類の材料を積層してなるバイメタル式のカンチレバーと、カンチレバーの先端部に間隙を隔てて対向する電気接点部材と、カンチレバーまたは電気接点部材に電圧を印加する電圧印加部と、温度変化に応じて変形したカンチレバーが電気接点部材に対して接触または離間したときの電圧変動を検出する検出回路と、を複数組備え、複数組のカンチレバーの長さまたはカンチレバーの先端部と電気接点部材との間隙が、互いに異なるよう形成されていることを特徴とした温度センサを用いるのが好ましい。
このように、複数組間において、複数組のカンチレバーの長さまたはカンチレバーの先端部と電気接点部材との間隙を、互いに異ならせておくと、温度変化に応じてバイメタル式のカンチレバーが変形したとき、カンチレバーの先端部と電気接点部材とが接触するタイミングが異なる。カンチレバーが長いほど、カンチレバーの先端部と電気接点部材の間隙が狭いほど、少ない温度変化で接触する。このようにして、各組間における、カンチレバーの長さの差、またはカンチレバーの先端部と電気接点部材との間隙の差に応じて決まる温度ピッチに相当する温度変化が生じたときに、複数組のカンチレバーと電気接点部材との接触状態が変化し、検出回路では、その接触（または離間）を電圧変動により検出することができる。これにより、複数組のカンチレバーを用いることで広い温度範囲における温度検出を、デジタル的に行うことができる。
そこで、このような温度センサに、複数の検出回路から発する信号に基づいて、温度をデジタル的に測定する測定制御回路をさらに備えることもできる。
【００１６】
ところで、カンチレバーは、少なくとも電気接点部材に対向する側の層を導電性材料で形成するのが好ましい。
カンチレバーの電気接点部材に対向する側の層を非導電性材料で形成する場合、カンチレバーの電気接点部材に対向する側の面に、導電性材料からなり、温度変形に応じてカンチレバーが変形したときに電気接点部材に対して導通する配線等の導通部材を設けるのが好ましい。
【００１７】
また、電圧印加部は電源から給電されるコンデンサとすることができる。このような構成においては、常時電圧を印加する必要がなく、カンチレバーが電気接点部材に接触したときにコンデンサが放電し、これによって電圧変化を検出回路で検出することができる。そして、コンデンサが放電したときには、給電制御回路において、コンデンサへの電源からの給電が行われるようにすれば良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電力を供給するための電波を用いてセンサにコマンドを送り、各センサの時刻補正を行って各センサからデータを送信するタイミングを同期させたり、各センサからのデータ送信に誤りがあった場合にデータの再送信の要求を行うようにした。これにより、各センサからのデータの送信を円滑・確実に行うことができ、各センサ側においては、これらのコマンドを受信するために待機電力を費やす必要もなく、消費電力を抑えることができる。
また、このような生体の健康管理システムにおいては、消費電力を抑えることでセンサのロングライフ化を図ることができる。このとき、その管理対象となる生体の種類を限定する意図はないが、特に行動のコントロールが困難な動物等を対象として健康管理を行う用途に特に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本発明による鳥インフルエンザ監視システム（生体の健康管理システム）１００を概念的に描いた図である。
図１に示すように、鳥インフルエンザ監視システム１００は、管理区域１１０内で管理される鳥（生体）に装着されるセンサ１２０、管理区域１１０内をカバーするように１つ又は複数個設置される中継局（電波発生源）１３０、管理区域１１０内に設置される全ての中継局１３０を集中制御する中継局コントローラ（コントローラ）１４０、送受信装置１５０、制御装置１６０などから構成される。
【００２０】
管理区域１１０は、本実施の形態においては、鳥舎等、鳥を飼育するために設けられたものである。鳥インフルエンザの監視以外に本発明を適用する場合、この管理区域１１０は、牧場などのような屋外区域である場合もあれば、牛舎などの屋内区域である場合もあり、或いは動物園内の各動物舎としたり、自然公園全体などとすることもできる。さらには、人間を対象とした場合においても、本発明の構成を適用することができる。
管理区域１１０内においては、センサ１２０と中継局１３０との間は無線により通信が行われる。このため、管理区域１１０は、中継局１３０がセンサ１２０からの信号を直接又は間接に取得し得る領域である。従って、管理区域１１０を広くする場合には、センサ１２０の無線通信の出力を上げるか、中継局１３０の数を増やせばよい。１つの中継局１３０によって、半径数１０ｍの領域をカバーできることが好ましい。このようなセンサ１２０と中継局１３０との間における通信方式として、ＩＥＥＥ８０２．１１ｘの無線ＬＡＮ、ＰＨＳ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＵＷＢ等の規格があるが、消費電力と通信距離のバランスを考えると、現在ではＺｉｇＢｅｅ（登録商標）が好適な方式といえる。むろん、他の方式を用いても構わない。
【００２１】
センサ１２０は、鳥の姿勢や行動、バイタルサインなどを検出するセンサ群と、検出処理回路、通信回路、電源およびパワーマネージメントデバイスを高密度集積化した、鳥の健康状態をモニタするためのシステムインパッケージである。
このセンサ１２０における測定データは無線により送信される。送信された測定データは中継局１３０によって受信され、さらに、中継局コントローラ１４０に転送される。
中継局１３０と中継局コントローラ１４０とは、無線又は有線のイーサネット（登録商標）で接続されることができる。中継局コントローラ１４０は、管理区域１１０に設置される中継局１３０のみならず、他の管理区域１１２や１１４の中継局も制御し、これらの中継局で受信されたセンサ１２０のデータを集めて送受信装置１５０へと転送する。さらに、中継局コントローラ１４０には、中継局１３０からのデータを集めることの他に、管理区域１１０に設置される全ての中継局１３０へＩＰアドレス等の識別標識を付与したり、制御装置１６０から個々のセンサ１２０に与えられる命令の伝達を媒介したりする機能を付加することができる。別の実施態様において、複数の中継局１３０によってメッシュネットワークを形成する場合には、中継局コントローラ１４０は、中継局１３０間のハンドオーバの制御も行うように構成されることができる。
送受信装置１５０は、イーサネット（登録商標）・インターネット・電話回線・無線電話ネットワーク・などを通じて、センサ１２０の測定データを制御装置１６０へと送信する。
【００２２】
制御装置１６０は、ハードウエア的にはコンピュータ装置であり、必要な機能を備えたソフトウエアを汎用のコンピュータにインストールすることで、製造することができる。このため制御装置１６０の多くの機能は、一般的なコンピュータが備えている、ＣＰＵやメモリ、ネットワークアダプタ、モデム等のハードウエアと、ソフトウエアとの協働によって実現されている。
この制御装置１６０は、センサ１２０から送信された測定データを判定することで、鳥インフルエンザの発生の有無を監視している。そして、センサ１２０から送信された測定データが、鳥インフルエンザの発生を示すものであると判定された場合には、その判定結果、すなわち鳥インフルエンザが発生したことを表す情報を、アラームの出力、印刷物のプリントアウト、予めインプットされた送付先への電子メールの送信等によって出力することもできる。制御装置１６０は管理区域１１０の近辺に設置されていてもよいが、全く離れた遠隔地に設置されていても良い。
【００２３】
鳥インフルエンザ監視システム１００においては、管理動物にセンサ１２０を装着して無線で監視することにより、鳥の行動を妨げることなく、多数の鳥の行動を低コスト且つオンラインでモニタリングすることが可能となる。これによって管理対象となる鳥の健康状態を容易に把握し、感染症の発生などの非常事態も迅速に発見することができる。
【００２４】
次に、図２を用いてセンサ１２０の構成について説明する。
図２に示すように、センサ１２０は、例えば、薄帯状のフィルム基板上に、所定の物理量を測定する物理量センサ２１０と、センサ１２０として所定の動作を行うように各部をコントロールするための回路が構成されたセンサ制御部２２０と、センサ１２０の動作に必要な電力を蓄えるコンデンサ部２３０と、中継局１３０との間で電波の送受信を行うための通信制御を行うための通信制御部２４０と、アンテナ２５０を、薄帯状（フィルム状）の基板上に実装した超小型ネットワークセンサチップである。
このようなセンサ１２０は、最先端の超高密度実装技術およびＭＥＭＳ加工技術を駆使すると共に、センサ機能を絞り込むことにより、超小型なものとする。一つの例では、３ｃｍ角アンテナＦＰＣ上の真ん中１ｃｍ角領域に３次元積層チップ（５ｍｍ以下）を搭載したシステムインパッケージにより超小型センサチップを製造する。
【００２５】
物理量センサ２１０は、加速度・傾斜・温度・血流・血圧・脈拍のうち、少なくとも１つ以上を測定するような物理量センシングチップである。本実施の形態においては、物理量センサ２１０として、加速度センサ２１０Ａと、温度センサ２１０Ｔとが備えられている。
【００２６】
本実施の形態のセンサ１２０においては、加速度センサ２１０Ａや温度センサ２１０Ｔで検出した加速度情報や温度情報を含むセンサ情報を、逐次中継局１３０に送信するのではなく、送信頻度、送信データ量を抑えることで消費電力を低減できるような構成とすることができる。
【００２７】
センサ制御部２２０は、具体的にはＩＣとメモリとから構成されるもので、物理量センサ２１０から信号を受け取ったときに、所定の処理を行うイベントドリブン回路を備えている。ここで、所定の処理としては、物理量センサ２１０から受け取った信号の内容をメモリに蓄積する、というものがある。
【００２８】
さらに、本実施の形態において、センサ１２０は、中継局コントローラ１４０のコントロールに基づいて中継局１３０から送信される電波をアンテナ２５０で受信することで誘導起電力により電力を発生し、この電力をコンデンサ部２３０に蓄えるようになっている。このため、センサ制御部２２０は、アンテナ２５０で受信した電波を直流電流に変換するＲＦ−ＤＣ変換回路と、ＲＦ−ＤＣ変換回路で変換した直流電流によって電力をコンデンサ部２３０に蓄える充電回路と、を備えている。このように、センサ１２０が電源を搭載して自らの電力で通信を行うアクティブセンサであるため、ＲＦ−ＩＤのようにリーダによるスキャンを必要とせず、その行動を制御することが決して容易ではない鳥の管理に適している。
【００２９】
通信制御を担う通信制御部２４０は、物理量センサ２１０による測定データを含む電文を送信するための超小型の無線通信機としての機能を発揮するものであり、通信制御回路を有した制御チップと、送受信する電波のインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路とを有する。ここで、制御チップは、独自の識別子を持つように構成され、物理量センサ２１０によるセンサ情報を送信する際には、当該識別子を共に送信するように構成される。
【００３０】
図３は、物理量センサ２１０において、加速度を検出するための加速度センサ２１０Ａの構成を示す図である。
この図３に示すように、加速度センサ２１０Ａは、加速度センサ２１０Ａに作用した加速度に応じて変形する変形部材２１１と、変形部材２１１の変形に応じて電荷を発生する圧電材料部２１２と、圧電材料部２１２で発生した電荷量に応じて得られる電圧が印加される信号処理回路２１３とを備えている。
【００３１】
ここで変形部材２１１としては、例えばカンチレバー２１１ａと錘２１１ｂとからなるカンチレバー式のものを用いることができる。カンチレバー式の変形部材２１１においては、加速度が作用すると、錘２１１ｂの質量が加わっているカンチレバー２１１ａが、作用した加速度に応じた変形量で撓み変形する。このような変形部材２１１としては、カンチレバー式に限らず、ダイヤフラム式等、他のタイプのものを採用しても良い。他のタイプとしては、例えば、複数本のカンチレバーに錘が支持された構造のもの（Journal of Micromechanics and Microengineering, vol. 10, (2000) 322-328参照。）等がある。
【００３２】
圧電材料部２１２は、変形部材２１１の表面に形成された圧電薄膜からなる。このような圧電薄膜を形成する材料としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）材料のほか、ＢａＴｉＯ３、ＺｎＯ、ＡｌＮ、水晶、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の周知の圧電材料を用いることが可能である。このような圧電材料部２１２は、作用した加速度に応じて変形部材２１１が変形すると、その変形量に応じた電荷を発生する。つまり、作用した加速度が大きいほど、圧電材料部２１２では大きな電荷を発生する。発生した電荷と、圧電材料部２１２における負荷容量によって、圧電材料部２１２で得られる電圧が決まる。
ここで、圧電材料部２１２は、カンチレバー２１１ａを例えばＳｉ系材料等で形成するのであれば、その表面に所定の圧電材料からなる薄膜を形成すればよいし、また、カンチレバー２１１ａ自体を圧電材料で形成し、カンチレバー２１１ａそのものを圧電材料部２１２とすることも可能である。
なお、圧電材料部２１２は、圧電薄膜の他、圧電厚膜や、圧電体をバルク接合するもの等を採用することが可能である。
【００３３】
このような圧電材料部２１２を備えた変形部材２１１は、加速度センサ２１０Ａにおいて、圧電材料部２１２どうしが電気的に直列に接続されて複数が備えられ、その一端側は電気的に接地されている。
【００３４】
信号処理回路２１３は、図３に示すような回路構成を有したＭｏＳ(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタである。この信号処理回路２１３は、センサ制御部２２０を構成するＩＣ中に設けることができる。
このような信号処理回路２１３は、図３に示すように、直列に接続された変形部材２１１に対し、複数が、互いに異なる変形部材２１１に接続されている。ここで、信号処理回路２１３は、直列に接続された変形部材２１１の数よりも少なくても良いし、全ての変形部材２１１に接続するようにしても良い。本実施の形態においては、例えば４０個の変形部材２１１を直列接続して設け、このうち予め抽出・選定された位置の４個の変形部材２１１に信号処理回路２１３が接続されている。
【００３５】
信号処理回路２１３のゲートには、その信号処理回路２１３が接続された変形部材２１１の圧電材料部２１２からの電圧が印加される。ここで、変形部材２１１の圧電材料部２１２は、直列に接続されているため、接地側からｎ番目の変形部材２１１に接続された信号処理回路２１３には、基準電位との電位差として、接地側からｎ個の圧電材料部２１２で発生した電圧Ｖの総和（ｎ×Ｖ）が印加される。
ここで、各信号処理回路２１３においては、トランジスタがＯＮに切り替わる電圧は予め設定されている。つまり印加された電圧が設定電圧を上回れば信号処理回路２１３はＯＮとなる。
信号処理回路２１３が接続されたセンサ制御部２２０においては、信号処理回路２１３からの信号がＯＦＦからＯＮ、あるいはＯＮからＯＦＦに切り替わると、ＯＦＦからＯＮ、あるいはＯＮからＯＦＦに切り替わったこと、およびその時刻情報をメモリに記憶させ、所定のタイミングで、記憶したそれらの情報を、中継局１３０を介して制御装置１６０に送信するようになっている。
【００３６】
加速度センサ２１０Ａに加速度が作用した場合、個々の変形部材２１１は同様に変形するので、それぞれの圧電材料部２１２からは同じ電圧が印加される。このとき、接地側に近い変形部材２１１に接続された信号処理回路２１３においては、接地側から接続されている圧電材料部２１２の数が少ないので、印加される電圧も小さい。これに対し、接地側から離れた変形部材２１１に接続された信号処理回路２１３においては、接地側から接続されている圧電材料部２１２の数が多いので、印加される電圧は大きくなる。
【００３７】
このような構成により、作用した加速度によって印加される電圧は異なるので、どの信号処理回路２１３がＯＮとなったかを認識することで、加速度をデジタル的に決定することができる。つまり、各信号処理回路２１３がスイッチのような機能を担っているのである。
【００３８】
例えば、本発明者らの研究により、鳥の動作によって生じる加速度は、睡眠時０．０５ｇ、徘徊０．２ｇ、食事中０．５ｇ、身震い時１ｇであることが分かっている。
変形部材２１１に設けられた圧電材料部２１２における感度を例えば１．１ｍＶ／ｇとすると、センサ１２０を鳥に取り付けた場合、前記のそれぞれの動作によって、個々の変形部材２１１の圧電材料部２１２での電圧の出力は、表１に示すように、０．０５５ｍＶ、０．２２ｍＶ、０．５５ｍＶ、１．１ｍＶとなる。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
そして、加速度センサ２１０Ａにおいて、圧電材料部２１２を備えた変形部材２１１を例えば４０個直列に接続して備え、接地側からｎ＝３個目、１０個目、１５個目、４０個目の変形部材２１１に信号処理回路２１３を備えた場合、鳥の動作に応じて印加される電圧は表１の通りとなる。
それぞれの信号処理回路２１３においてＯＮとなる電圧を２ｍＶに設定すると、鳥の動作に応じてＯＮとなる信号処理回路２１３は、表１の通りとなる。すなわち、睡眠時にはｎ＝４０番目の変形部材２１１に取り付けられた信号処理回路２１３（ｎ＝４０）のみがＯＮとなる。徘徊時にはｎ＝１５、４０番目の変形部材２１１に取り付けられた信号処理回路２１３（ｎ＝１５）、２１３（ｎ＝４０）がＯＮとなり、食事時にはｎ＝１０、１５、４０番目の変形部材２１１に取り付けられた信号処理回路２１３（ｎ＝１０）、２１３（ｎ＝１５）、２１３（ｎ＝４０）がＯＮとなる。そして、身震い時には、ｎ＝３、１０、１５、４０番目の変形部材２１１に取り付けられた全ての信号処理回路２１３（ｎ＝３）、２１３（ｎ＝１０）、２１３（ｎ＝１５）、２１３（ｎ＝４０）がＯＮとなる。
【００４１】
このようにして、加速度センサ２１０Ａにおいては、ＯＮとなる信号処理回路２１３の数に応じ、加速度のレベルをデジタル的に得ることが可能となる。例えば、表１に示したように、信号処理回路２１３（ｎ＝４０）がＯＮとなった場合をレベル１、信号処理回路２１３（ｎ＝１５）、２１３（ｎ＝４０）がＯＮとなった場合をレベル２、信号処理回路２１３（ｎ＝１０）、２１３（ｎ＝１５）、２１３（ｎ＝４０）がＯＮとなった場合をレベル３、信号処理回路２１３（ｎ＝３）、２１３（ｎ＝１０）、２１３（ｎ＝１５）、２１３（ｎ＝４０）がＯＮとなった場合をレベル４とすることができる。
【００４２】
図４は、鳥の行動が、例えば、徘徊を１５分間、食事を１０分間、睡眠を３０分、身震いを５分という順であった場合の、個々の信号処理回路２１３に印加される電圧の経時的な変位を示すものである。このようにすると、鳥の状態に異常が発生していると判断できる動作である身震いを始めたときに、信号処理回路２１３（ｎ＝３）、２１３（ｎ＝１０）、２１３（ｎ＝１５）、２１３（ｎ＝４０）がＯＮとなり、センサ制御部２２０においては、加速度レベルがレベル４であると決定することができる。
センサ１２０においては、温度センサ２１０Ｔで検出した温度が、予め設定した範囲から逸脱し、鳥の状態に異常が発生していると判断できる値であったときにセンサ情報を送信するようになっている。つまり、センサ制御部２２０において加速度レベルがレベル４であったときに、センサ１２０では、検出された加速度レベルがレベル４であることを示す信号を送信する。
制御装置１６０においては、センサ１２０から、加速度レベルがレベル４であることを示す信号を受け取ると、管理区域１１０内において、鳥の体調に異常が生じたと判定することが可能となる。
この場合、信号処理回路２１３（ｎ＝３）、２１３（ｎ＝１０）、２１３（ｎ＝１５）、２１３（ｎ＝４０）の全てを監視しても良いが、センサ制御部２２０においては、身震いの場合のみにＯＮとなる信号処理回路２１３（ｎ＝３）を監視するようにしても良い。
【００４３】
このような加速度センサ２１０Ａにおいては、作用した加速度によって、圧電材料からなる圧電材料部２１２が直接電荷を発生させるため、待機中の消費電力がほぼ０である。
また、変形部材２１１に備えた圧電材料部２１２を直列に備えることで、加速度が作用したときの発電量を高めることができるので、この加速度センサ２１０Ａを高感度なものとすることができる。
さらに、このような加速度センサ２１０Ａは、ＭＥＭＳ技術によって小型に形成することができ、また消費電力を抑えることでバッテリ等を廃し、軽量化を図ることが可能となる。
ここで、もちろん、上記に挙げた圧電材料部２１２における感度や変形部材２１１の数、信号処理回路２１３においてＯＮとなる設定電圧等は一例に過ぎず、適宜変更することが可能である。直列に接続して設ける圧電材料部２１２を備えた変形部材２１１の数、信号処理回路２１３の接続位置、信号処理回路２１３における設定電圧等を変更することで、鳥以外にも、様々な加速度を測定することが可能となる。このときも個々の変形部材２１１、圧電材料部２１２、信号処理回路２１３自体は共通に用いることができるので、用途に応じて設計変更を行うのみでよく、汎用性、応用性の高いデバイス構成であると言える。
【００４４】
図５は、物理量センサ２１０において、温度を検出するための温度センサ２１０Ｔの構成を示す図である。
この図５に示すように、温度センサ２１０Ｔは、複数のバイメタルカンチレバーセンサ２２１を備えている。
バイメタルカンチレバーセンサ２２１は、高線膨張率材料２２２ａと低線膨張率材料２２２ｂとが接合あるいは積層された状態のバイメタル材からなるレバー（カンチレバー）２２２が、その基端部２２２ｃのみがベース２２３に固定されて片持ち梁状に支持された構成となっている。このレバー２２２と対向するように、導電材料からなる電気接点部材２２４が、予め定めたギャップを有して配置されている。
【００４５】
レバー２２２を構成する高線膨張率材料２２２ａとしては、例えば、Ａｌ（α＝２３．１Ｅ−６／℃）、Ａｕ（α＝１４．２Ｅ−６／℃）、Ｎｉ（α＝１３．４Ｅ−６／℃）などが利用できる。低線膨張率材料２２２ｂとしては、例えば、Ｗ（α＝４．５Ｅ−６／℃）、Ｍｏ（α＝５．５Ｅ−６／℃）、インバー合金（α＝０．１Ｅ−６／℃）、シリコン（α＝２．５Ｅ−６／℃）、シリコン酸化物（α＝０．５Ｅ−６／℃）、シリコン窒化物（α＝３Ｅ−６／℃）等を用いることができる。
このようなバイメタル材からなるレバー２２２は、高線膨張率材料２２２ａと低線膨張率材料２２２ｂの線膨張率の違いから、温度の変化に応じて基端部２２２ｃを中心として撓み変形し、その先端部２２２ｄが電気接点部材２２４に対し接近・離間する方向に移動し、所定の温度に達すると、先端部２２２ｄが電気接点部材２２４に接触するようになっている。
ここで、室温より高い温度の測定では通常、低線膨張率材料２２２ｂが、電気接点部材２２４に対向するように設けられ、電気接点部材２２４に対する電気接点を構成する。このため、低線膨張率材料２２２ｂは、導電性を有する材料で形成する必要がある。低線膨張率材料２２２ｂとして金属以外の材料を使う場合は、レバー２２２の低線膨張率材料２２２ｂ側の表面に、導電性材料からなる配線等の導通部材を付加する必要がある。
【００４６】
複数備えられたバイメタルカンチレバーセンサ２２１においては、レバー２２２の長さが互いに異なるように形成されている。各バイメタルカンチレバーセンサ２２１間において、レバー２２２を構成する高線膨張率材料２２２ａ、低線膨張率材料２２２ｂの材質が共通であれば、レバー２２２は、基端部２２２ｃからの距離が同じ位置であれば、温度変化に応じて同一の曲率半径で撓み変形する。このとき、各バイメタルカンチレバーセンサ２２１間において、レバー２２２の長さが互いに異なるので、長いレバー２２２ほど、その先端部２２２ｄの変位が大きい。したがって、レバー２２２の長いバイメタルカンチレバーセンサ２２１ほど、先端部２２２ｄが電気接点部材２２４に早いタイミングで接触する。つまり、各バイメタルカンチレバーセンサ２２１においては、レバー２２２の長さに応じて、先端部２２２ｄが電気接点部材２２４に接触するタイミング、すなわち温度が決まっている。
ここで、後に詳述するが、各バイメタルカンチレバーセンサ２２１間におけるレバー２２２の長さの差は、温度をデジタル的に測定する際の測定ピッチ、言い換えれば測定最小単位によって定まる。これに伴い、各バイメタルカンチレバーセンサ２２１間におけるレバー２２２の長さは、一定寸法ピッチで設けるのが好ましい。なお、レバー２２２の長さは一定にし、レバー２２２と電気接点部材２２４の間隙を、複数のバイメタルカンチレバーセンサ２２１間で異ならせるようにすることも可能である。
【００４７】
各バイメタルカンチレバーセンサ２２１は、電気接点部材２２４に電圧が印加され、レバー２２２側は接地されている。
各バイメタルカンチレバーセンサ２２１には、信号処理回路２２５が接続されている。この信号処理回路２２５においては、電気接点部材２２４に、コンデンサ（電圧印加部）２２５ａで蓄電している電圧を印加する。バイメタルカンチレバーセンサ２２１において、温度変化によってレバー２２２が変形して電気接点部材２２４に接触して導通が図られると、電圧が変化するので、これをＦ／Ｆ（Ｆｌｉｐ  Ｆｌｏｐ）回路からなる検出回路２２５ｂで検出する。検出回路２２５ｂで検出される電圧が変動すると、検出回路２２５ｂからの出力信号は、ＯＦＦからＯＮ、あるいはＯＮからＯＦＦに切り替わる。
また、センサ制御部２２０においては、検出回路２２５ｂからの出力信号がＯＦＦからＯＮに切り替わったことを検出したとき、一定の待ち時間を経過した後（高温になった場合はＯＮ状態が持続するため、すぐに給電しないため。）レバー２２２と電気接点部材２２４の導通によって放電したコンデンサ２２５ａに対し電源からの給電を一定時間だけ行うための給電制御信号を、電源に出力する。
このような信号処理回路２２５は、センサ制御部２２０を構成するＩＣ中に形成することができる。
【００４８】
このような構成の温度センサ２１０Ｔにおいては、バイメタルカンチレバーセンサ２２１を複数組備え、レバー２２２の長さが複数段階に異なる長さとされている。これにより、温度が例えば上昇し、それぞれのバイメタルカンチレバーセンサ２２１のレバー２２２の長さによって決まる所定の温度に到達すると、レバー２２２が電気接点部材２２４に接触して信号処理回路２２５において検出回路２２５ｂからの出力信号がＯＮとなる。これにより、センサ制御部２２０においては、例えば温度が連続的に上昇していくと、各組の信号処理回路２２５からは、レバー２２２の長い順にＯＮの出力信号が順次出力されてくる。逆に、温度が低下していけば、電気接点部材２２４に接触していたレバー２２２が電気接点部材２２４から離れて、検出回路２２５ｂからの出力信号はＯＦＦとなる。このため、センサ制御部２２０においては、例えば温度が連続的に下降していくと、各組の信号処理回路２２５からは、レバー２２２の短い順に、ＯＦＦの出力信号が順次出力されてくる。
ここで、センサ制御部２２０においては、検出回路２２５ｂからの信号がＯＦＦからＯＮ、あるいはＯＮからＯＦＦに切り替わると、ＯＦＦからＯＮ、あるいはＯＮからＯＦＦに切り替わったこと、およびその時刻情報をメモリに記憶させ、所定のタイミングで、記憶したそれらの情報を、中継局１３０を介して制御装置１６０に送信するようになっている。
【００４９】
このような構成により、互いに長さの異なる複数のバイメタル式のレバー２２２の電気接点部材２２４への接触を、検出回路２２５ｂからの信号で検出することで、温度変化をデジタル的に測定することが可能となる。このとき、複数本のレバー２２２間におけるレバー２２２の長さの差を適切に設定することで、必要以上の最小単位・精度で温度を検出することもなく、消費電力を最小限に抑えた構成とすることができる。また、温度変化量が一定以上とならない限り、レバー２２２は電気接点部材２２４には接触せず、ＯＮ信号も出力されない。これにより、当然、信号を出力するための電力も抑えることができる。また、このようにして測定を行う結果、得られるデータは、温度変化が生じたときの温度と時刻情報である。つまり、温度変化が少なければ、無線で送出するデータ量も抑えることができ、これも省電力化につながる。
また、待機中においても、コンデンサ２２５ａに蓄電しておき、レバー２２２が電気接点部材２２４に接触して放電した場合にコンデンサ２２５ａへの給電を行うようになっているので、この点においても消費電力を抑えることができる。さらに、レバー２２２が電気接点部材２２４に接触・離間することで生じる電圧変動が、そのまま検出回路２２５ｂからの出力信号となるので、ダイレクトにデジタル信号を出力することができ、ＡＤコンバータも不要である。
【００５０】
このような温度センサ２１０Ｔは、ＭＥＭＳ技術によって形成することができる。
これには、図６に示すように、シリコン基板２６０上に、犠牲層となるシリコン酸化膜２６１を堆積し、その上に高線膨張率材料２２２ａとして厚さ０．５μｍのＮｉ（ヤング率２００ＧＰａ、線膨張率１３．４Ｅ−６／℃）膜２６２をスパッタあるいは蒸着によって作製する。さらにその上に低線膨張率材料２２２ｂとしてスパッタあるいは蒸着によって厚さ０．５μｍのＷ（ヤング率３４５ＧＰａ、線膨張率４．５Ｅ−６／℃）膜２６３を形成し、バイメタル構造のレバー２２２を形成する。これらの膜はフォトリソグラフィー法とエッチングを使用して、μｍレベルの精度で加工を行うことができる。長さ１９５μｍから２１５μｍのレバー２２２を、長さを１μｍづつ変えて２１個作製する。フォトリソグラフィーとエッチングを使うことで、これらの長さの異なる複数のレバー２２２は同時に製作できる。
【００５１】
次にＨＦ水溶液によりエッチングすることで、バイメタル構造のレバー２２２の下方の部分のシリコン酸化膜２６１を除去し、レバー２２２が自由に動作できるようにする。ＷとＮｉはＨＦに溶解しないため、レバー２２２を選択的に残すことができる。
このレバー２２２の上面に深さ５μｍの凹部２６４ａを有したガラス板２６４を接合し、その内部には電気接点部材２２４を接合する。ガラス板２６４と電気接点部材２２４は、５μｍの厚さの絶縁性のスペーサと電極を形成した基板の２層からなる構造を接合したものであっても良い。
このバイメタル式のレバー２２２は、低線膨張率材料２２２ｂからなるＷ膜２６３が電気接点部材２２４に対向しているため、温度が上昇すると電気接点部材２２４に向かって屈曲していく。ここで、２層の材料Ａ（厚さｔａ、ヤング率Ｅａ、線膨張率αａ）および材料Ｂ（厚さｔｂ、ヤング率Ｅｂ、線膨張率αｂ）を重ね合わせて作製したバイメタルの一端を固定して長さＬのカンチレバー構造とした場合、もう一端の温度変化ΔＴによる変位ｙは、次式で表される。この式から、レバー２２２の先端部２２２ｄにおいて５μｍの変位を作り出す温度差が計算できる。
【００５２】
【数１】
2008152432.tif 000004
【００５３】
数１を用い、上記した構成の温度センサ２１０Ｔにおいて、レバー２２２を長さ１９５〜２１５μｍとしたときの計算結果を図７に示す。
室温（２０℃）で曲がりのないレバー２２２が製造される場合、図７で示した温度差が発生すると、レバー２２２と電気接点部材２２４が接触してスイッチがＯＮになる。例えば、長さ２１５μｍのレバー２２２は室温に対して温度差１６．５１℃（実温度３６．５１℃）でスイッチがＯＮとなる。長さの違う２１本のレバー２２２で、実温度３６．５１℃〜４０．０７℃の温度範囲を、約０．２℃おきにカバーできる。これは、ちょうど人間の平熱から発熱時の対応に相当し、この温度センサ２１０Ｔを用いることで、人間の体温を０．２℃の精度（測定ピッチ）で測定することが可能となる。
このセンサ１２０を他の生体に使用する場合は、その生体の種類に応じた測定温度範囲で同様な設計を行えばよい。
【００５４】
このようにして、ＭＥＭＳ技術で温度センサ２１０Ｔを形成することで、温度センサ２１０Ｔを小型・軽量化することができる。しかも、長さが異なるレバー２２２等についても、一括で形成できるので、低コストで量産が可能である。このような温度センサ２１０Ｔを備えたセンサ１２０は、小型・軽量化を図ることを可能としつつも、省電力化を図ることが可能となる。
【００５５】
さて、このようなセンサ１２０は、前述したように、中継局１３０から送信される電波をアンテナ２５０で受信することで誘導起電力により電力を発生し、この電力をコンデンサ部２３０に蓄えるようになっている。そして、コンデンサ部２３０に蓄えた電力を用い、センサ１２０における測定データを含む電文は、無線により送信され、中継局１３０によって受信される。ここで、センサ１２０においては、通信制御部２４０において、送信する測定データとともに、このセンサ１２０の制御チップに付与された識別子等の情報を含んだ電文を作成して中継局１３０へと送信する。
また、センサ１２０への電力供給のために中継局１３０から送信される電波と、測定データを含む電文の転送のためにセンサ１２０から中継局１３０に送信される電波とは、その周波数が互いに異なるように設定されている。
【００５６】
ここで、一つの中継局１３０においては、その中継局１３０において無線通信が可能な範囲内に存在する複数のセンサ１２０に対し、電波による電力供給および測定データを含む電文の受信を行えるようになっている。
そして、各センサ１２０からは、予め個々のセンサ１２０に割り振られた所定の順序・タイミングで、測定データを含む電文の中継局１３０への送信を行うようになっている。ここで、中継局１３０から個々のセンサ１２０に対し、データ送信を要求するための通信を行うことも考えられるが、これでは、個々のセンサ１２０において、中継局１３０からの通信を受信するための待機電力が必要となってしまう。そこで、予め定められたタイミングで各センサ１２０から測定データを含む電文の送信を行うことで、待機電力を抑えよう、というのである。このようにするため、複数のセンサ１２０間で一つの中継局１３０に対する通信が干渉しないよう、各センサ１２０においては、時刻補正を行い、データ送信タイミングの誤差を抑える必要がある。
そこで、本発明においては、中継局コントローラ１４０においては、中継局１３０から各センサ１２０に対して電力供給のために送信している電波を用い、各センサ１２０における時刻補正を行うためのコマンドを送信する。すなわち、図８に示すように、中継局コントローラ１４０においては、中継局１３０から個々のセンサ１２０に対して電力供給のために送信している電波を、コマンドとして、一定時間ごとに停止させるのである。例えば、電波を１時間送信するごとに、電波の送信を０．０１秒間停止するのである。
【００５７】
センサ１２０においては、中継局１３０からセンサ１２０に対して電力供給のために送信される電波をアンテナ２５０で受信するが、センサ制御部２２０においては、電波が停止したときに、内部クロック機能の時刻補正を行うようになっている。
このように時刻補正をすることで、多数のセンサ１２０を用いる場合にも、複数のセンサ１２０間でデータ送信のタイミングが重複するのを回避し、予め定められた順序・タイミングで個々のセンサ１２０から中継局１３０へと測定データを含む電文の送信を行うことができる。これにより、センサ１２０においては、自ら内蔵するクロック機能に基づいて所定のタイミングで中継局１３０への測定データ送信を行えばよく、待機電力を抑えることが可能となる。
【００５８】
また、各センサ１２０において、加速度センサ２１０Ａや温度センサ２１０Ｔで測定した測定データを含む電文を中継局１３０に送信するとき、その送信タイミングは、前述したように、個々のセンサ１２０に割り振られた所定のタイミングで行う。
図８は、一つのセンサ１２０において、測定データを含む電文を中継局１３０に送信するタイミングを示すチャート図である。この図８に示すように、センサ１２０には、測定データを含む電文を中継局１３０に送信する時間帯Ｔｓが、予め定められた順序・タイミングとなるように割り振られている。時間帯Ｔｓ以外の時間帯は、他のセンサ１２０に対して割り振られている。
このセンサ１２０に割り振られた時間帯Ｔｓは、前述したように、センサ１２０のクロック機能によって、開始時刻Ｔ１と終了時刻Ｔ２が管理される。ここで、時間帯Ｔｓは、時刻補正をしていても生じうる内蔵クロックの誤差と、測定データを含む電文の送信に失敗した場合にデータを再送信できる時間を確保できるような長さに設定するのが好ましい。
【００５９】
中継局コントローラ１４０においては、各センサ１２０から送信された、測定データを含む電文をチェックし、エラーが生じているか否かを判定する機能を有している。受信した電文に何らかのエラーが生じていた場合、中継局コントローラ１４０は、中継局１３０を介し、その電文を送信したセンサ１２０に対し、再送信をリクエストするためのコマンドを送信するようになっている。
この、センサ１２０に電文の再送信をリクエストするコマンドは、中継局１３０から各センサ１２０に送信される、電力を供給するための電波に含まれる。これには、中継局コントローラ１４０のコントロールにより、前記の時間帯Ｔｓの範囲内で、電文の再送信が必要なセンサ１２０に中継局１３０から送信する電力を供給するための電波を一定時間停止させるのである。
センサ１２０においては、中継局１３０からセンサ１２０に対して電力供給のために送信されてアンテナ２５０で受信する電波が、時間帯Ｔｓの範囲内で停止したときには、センサ制御部２２０においては、測定データを含む電文を再度送信するようになっている。
【００６０】
このようにすることで、各センサ１２０からのデータ送信に誤りがあった場合にその誤り訂正を行うことができ、確実なデータ収集が行える。しかも、誤りがあった場合には、センサ１２０に電力を供給するための電波を利用し、この電波を停止させることによってデータの再送信を要求するコマンドをセンサ１２０に送信するようにしたので、センサ１２０側においては、データの再送信要求のためのコマンドを受け取るために受信待機状態とする必要もなく、待機電力を抑えることが可能となる。
【００６１】
上記したような加速度センサ２１０Ａ、温度センサ２１０Ｔは、いわばデジタルスイッチのような構成を有しており、測定結果をデジタルデータでダイレクトに出力することができる。しかも、変化が一定量以上であった場合にのみ、変化が生じたことを示す出力を行うようになっている。
図９（ａ）は、センサ１２０から中継局１３０に送信する測定データの例である。ここで、図９（ｂ）は、従来のセンサ、つまり一定時間ごとに測定データを送信していた場合における、センサ１２０から中継局１３０に送信する測定データの例である。この図９（ｂ）に示すように、従来は、一定時間ごとに、測定した温度や加速度等の測定データを、時刻情報とともに送信していた。時刻、温度、加速度を示すそれぞれのデータ量を１バイトとし、１分毎に測定したとすると、１回の測定により送信するデータ量は３バイト、１０分間で送信するデータの量は３×１０＝３０バイトとなる。
一方、センサ１２０の場合、加速度センサ２１０Ａ、温度センサ２１０Ｔにおいてスイッチとして機能する個々の信号処理回路２１３や検出回路２２５ｂに、例えば図９（ｃ）に示すように、予めスイッチ番号を付与しておけば、センサ１２０から中継局１３０に送信する測定データは、図９（ａ）に示すように、一定以上の変化が生じたスイッチ番号を示す情報と、変化が生じた時刻情報のみでよい。つまり、変化が生じていなければ、信号処理回路２１３や検出回路２２５ｂのＯＮ／ＯＦＦ状態は切り替わらないので、データを送信する必要もない。図９（ｂ）に対応した例においては、図９（ａ）に示すように、送信するデータは１０分間で２バイト×６＝１２バイトに過ぎない。
このようにすることで、無線で送出するデータ量も抑えることができ、これも省電力化につながる。
【００６２】
以上、本願発明の好適な実施態様について例を挙げて説明してきたが、本願発明は、その範囲を逸脱することなく、ここで説明した実施態様の他にも様々な実施態様を取りうることは言うまでもない。
例えば、センサ１２０は、鳥インフルエンザの発生監視以外の用途に用いることも可能である。その場合、養鳥用・牧畜用・野生動物用等、その用途に応じて大きさ・センサの種類・通信機の出力等を専用設計されてもよい。他の用途に用いるのであれば、電波による電力供給を行うのではなく、センサ１２０にバッテリを備えるような構成とすることもできる。もちろん、このバッテリには、適宜タイミングで充電が行えるようにすることも可能である。
また、本願発明は、養鳥業に応用できるのみならず、その他の牧畜業や、野生動物の健康状態モニタリングにも応用が可能であり、野生動物を経由した感染症の伝搬を防止する大規模なネットワークの構築などのためにも利用が可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本実施の形態における鳥インフルエンザ監視システムの概念図である。
【図２】センサの構成を示す図である。
【図３】加速度センサの具体的構成を示す図である。
【図４】加速度センサにおける電圧変化の具体例を示す図である。
【図５】温度センサの具体的構成を示す図である。
【図６】温度センサをＭＥＭＳ技術により製造する場合の構成の例である。
【図７】カンチレバーの長さと作動温度差との関係を示す図である。
【図８】センサに電力を供給するための電波の送信タイミング、センサから測定データを含む電文を送信するタイミングを示す図である。
【図９】（ａ）は本実施の形態におけるセンサでの送信データの例、（ｂ）は従来のセンサにおける送信データの例、（ｃ）は本実施の形態のセンサにおけるスイッチの割り付けの例を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００…鳥インフルエンザ監視システム（生体の健康管理システム）、１２０…センサ、１３０…中継局（電波発生源）、１４０…中継局コントローラ（コントローラ）、１５０…送受信装置、１６０…制御装置、２１０…物理量センサ、２１０Ａ…加速度センサ、２１０Ｔ…温度センサ、２１１…変形部材、２１１ａ…カンチレバー、２１１ｂ…錘、２１２…圧電材料部、２１３…信号処理回路、２２０…センサ制御部、２２１…バイメタルカンチレバーセンサ、２２２…レバー（カンチレバー）、２２２ａ…高線膨張率材料、２２２ｂ…低線膨張率材料、２２２ｃ…基端部、２２２ｄ…先端部、２２４…電気接点部材、２２５…信号処理回路、２２５ａ…コンデンサ（電圧印加部）、２２５ｂ…検出回路、２４０…通信制御部、２５０…アンテナ
【図１】
2008152432.tif 000005
【図２】
2008152432.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図３】
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