(57)【要約】【課題】管理物の識別及び状態監視が可能な無線テレメトリシステムを提供する。【解決手段】無線タグ５内に設けたセンサ制御回路２４により、センサ６からの信号をＡＤ変換し、タグ制御回路２３によってＥＥＰＲＯＭ２０に書き込み、質問機への返信フレームに乗せてセンサデータを送出する。また、無線タグ内に優先ビット設定回路を設け、ＥＥＰＲＯＭ内のセンサデータ格納量により優先ビットを生成し、質問機に知らせる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと、前記アンテナを介して信号を送受信するための変復調処理を行う変復調部と、識別符号を記憶する識別領域及びデータを記憶するデータ領域を有する不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに対するデータの読み出し及び書き込みを制御するタグ制御部と、接続されている外部センサからの入力信号を前記タグ制御部の制御下にセンサデータに変換し前記タグ制御部に送るセンサ制御部とを備えることを特徴とする無線タグ。
【請求項２】
請求項１記載の無線タグにおいて、前記識別領域は、各無線タグを識別するための不変の識別符号と、通信優先度を表す可変の情報とを記憶するために用いられることを特徴とする無線タグ。
【請求項３】
請求項１記載の無線タグにおいて、通信優先度設定部を備え、当該通信優先度設定部は、前記不揮発性メモリの前記データ領域に記憶されている前記センサデータの量に基づいて通信優先度を表す情報を生成し、当該情報を前記識別領域の一部に書き込むことを特徴とする無線タグ。
【請求項４】
請求項３記載の無線タグにおいて、前記通信優先度設定部は、前記データ領域の容量と当該データ領域に記憶されているセンサデータの量から計算されるセンサデータ領域の使用率に基づいて通信優先度を表す優先ビットを生成し、生成した優先ビットを前記識別領域の識別符号の前に書き込むことを特徴とする無線タグ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の無線タグにおいて、前記タグ制御部は、質問コマンド待ち受け状態で質問機からの質問コマンドを受信したとき前記不揮発性メモリの前記識別領域の先頭ビットを送信し、その後、質問機から受信した受信ビットと前記送信ビットが一致すれば前記識別領域の次のビットを送信し、不一致であれば質問コマンド待ち受け状態に戻る制御を行うことを特徴とする無線タグ。
【請求項６】
請求項１記載の無線タグにおいて、通信制御初期化部を備え、当該通信制御初期化部は、前記不揮発性メモリの前記データ領域に記憶されている前記センサデータの量が設定値を超えたとき無線タグ内の制御状態を初期化する機能を有することを特徴とする無線タグ。
【請求項７】
質問機と、それぞれ異なるセンサに接続された複数の無線タグとを含み、各センサのデータを前記質問機を介して個別に取り出すテレメトリシステムにおいて、
前記無線タグは、タグアンテナと、前記タグアンテナを介して信号を送受信するための変復調処理を行う変復調部と、当該無線タグを識別するための識別符号を記憶する識別領域及びデータを記憶するデータ領域を有する不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに対するデータの読み出し及び書き込みを制御するタグ制御部と、接続されたセンサからの入力信号を前記タグ制御部の制御下にセンサデータに変換し前記タグ制御部に送るセンサ制御部とを備え、
前記質問機は、無線タグと通信を行うためのアンテナと、前記アンテナを介して信号を送受信するための変復調処理を行う変復調部と、受信データを記憶するためのメモリと、無線タグにコマンドを送信する送信部と、無線タグからの受信信号を解析する受信部と、各部の動作を制御する制御部とを備え、
前記質問機から前記複数の無線タグに向けて質問コマンドを送信する処理、質問コマンドを受信した無線タグが各々の識別領域の先頭ビットを送信する処理、受信したビットあるいは受信したビットの１つを質問機が前記複数の無線タグに向けて送信する処理、受信ビットと先に送信したビットとが一致すれば識別領域の次のビットを送信し、不一致であれば質問コマンド待ち受け状態に戻る無線タグの処理、によって１つの無線タグを識別する識別処理を行い、
識別された１つの無線タグに対して前記センサデータの読み出し処理を行うことを特徴とするテレメトリシステム。
【請求項８】
請求項７記載のテレメトリシステムにおいて、前記無線タグは、前記データ領域に記憶されている前記センサデータの量に基づいて通信優先度を表す情報を生成し、生成した情報を前記識別領域の識別符号の前に書き込む通信優先度設定部を備えることを特徴とするテレメトリシステム。
【請求項９】
請求項７又は８記載のテレメトリシステムにおいて、前記質問機は前記識別処理でビット「１」と「０」を同時に受信したときは「１」を前記複数の無線タグに向けて送信することを特徴とするテレメトリシステム。
【請求項１０】
請求項７記載のテレメトリシステムにおいて、前記無線タグは、前記不揮発性メモリの前記データ領域に記憶されている前記センサデータの量が設定値を超えたとき無線タグ内の制御状態を初期化する通信制御初期化部を備えることを特徴とするテレメトリシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物品や人の状態を読み取り、その管理を行うテレメトリシステムに係わり、特に、物品や人から得たセンサデータを無線タグを用いて上位装置に転送するテレメトリシステム、及びそのテレメトリシステムで使用するのに適した無線タグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線タグは、ＩＣチップとアンテナを内部に埋め込んだ電子荷札（タグ）であり、貼付した物品や人の識別や制御をワイヤレスで行うことができる。例えば荷物の収集・配送を行う物流管理システムにおいて、ベルトコンベア上を移動している荷物を、配送トラックに搭載する場合、物流管理システムはアンテナと質問機を用いて荷物に貼付されている無線タグから配送先を読み取り、配送トラックに搭載できるようにベルトコンベアを切り換える。
【０００３】
このような無線タグを用いたシステムでは、アンテナの通信エリア内に複数の無線タグが存在した場合、質問機からの送信信号に全ての無線タグが返信信号を送るため、無線タグと質問機間で混信を起こし、質問機は無線タグを識別できなくなるという問題がある。複数の無線タグと質問機の混信を防止し、それぞれの無線タグを識別できる従来技術として、ＷＯ９８／２１６９１に記載されている識別方法がある。
【０００４】
この識別方法では、質問機と複数の無線タグは次のように動作する。それぞれの無線タグは質問機の質問コマンドに対し、各々の識別ビットを返信する。質問機は多く受信した識別ビットをＩＤビットとして無線タグに送信する。それぞれの無線タグは受信したＩＤビットと返信した識別ビットが等しい場合、次の識別ビットを返信する。無線タグは受信したＩＤビットと返信した識別ビットが等しくない場合、残りの識別処理には参加せず、再び質問機が質問コマンドを出すまで無応答となる。この処理を繰り返すことにより、最終的には１つの無線タグのみが識別される。一度識別された無線タグは、質問機より初期化コマンドを受信するまで識別処理には参加しない。この識別処理を繰り返すことで全ての無線タグを識別することができる。
【０００５】
このように従来の技術では、質問機が受信した識別ビットを無線タグにＩＤビットとして送ることで、それぞれの無線タグに識別処理への参加を判定させ、最終的に１つの無線タグを識別することができる。また一度識別された無線タグは、質問機より初期化コマンドを受信するまで返信を返さなくなるので、質問機と無線タグ間の混信が減り通信状態が向上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
物品や人を管理する場合、識別だけでなく、物品や人の状態を監視することが重要である。従来の技術を用いることにより、無線タグを持つ物品や人がアンテナの通信エリア内に多数存在しても、それぞれの物品や人を識別することはできるが、無線タグに物品や人の状態（＝センサデータ）を記憶することができないため、物品や人を監視することは困難である。
【０００７】
これまで離れた物品や人の監視には、テレメトリシステムが使われてきた。テレメトリシステムでは、例えば血圧や脈拍など人の生体データを上位装置に送信する場合、血圧センサや脈拍センサのデータを記憶するセンサ装置と、記憶したセンサデータを上位装置に送信する無線機を用いてきた。しかし無線機を使うテレメトリシステムでは、物品や人によって割り当てる周波数を変える必要があり、多数の物品や人を監視することは困難である。
【０００８】
また、従来の技術では、質問機が受信した識別ビットによって無線タグが選別されていくため、無線タグのＩＤビットにより、質問機との通信開始時間が変化する。無線タグにセンサデータを記憶できるようになった場合、質問機との通信が開始できないために無線タグのセンサデータが満杯になり、質問機で受信するセンサデータに欠落が生じることが考えられる。また、一度選別処理された無線タグは、質問機から初期化コマンドを受信するまで返信を返さなくなるが、無線タグにセンサデータを記憶できるようになった場合、初期化コマンドを受信するまでに無線タグのセンサデータが満杯になり、質問機で受信するセンサデータが欠落することがある。
【０００９】
本発明の目的は、割り当て周波数管理を必要としないテレメトリシステム及び無線タグを提供することにある。
また本発明の他の目的は、無線タグ内のセンサデータが満杯になる前に質問機との通信を開始し、センサデータを欠落させないテレメトリシステム及び無線タグを提案することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の無線タグは、アンテナと、アンテナを介して信号を送受信するための変復調処理を行う変復調部と、識別符号を記憶する識別領域及びデータを記憶するデータ領域を有する不揮発性メモリと、不揮発性メモリに対するデータの読み出し及び書き込みを制御するタグ制御部と、接続されている外部センサからの入力信号をタグ制御部の制御下にセンサデータに変換しタグ制御部に送るセンサ制御部とを備えることを特徴とする。
識別領域は、各無線タグを識別するための不変の識別符号と、通信優先度を表す可変の情報とを記憶するために用いることができる。
【００１１】
前記無線タグは、通信優先度設定部を備え、当該通信優先度設定部は、不揮発性メモリのデータ領域に記憶されているセンサデータの量に基づいて通信優先度を表す情報を生成し、当該情報を前記識別領域の一部に書き込むようにしてもよい。通信優先度設定部は、データ領域の容量と当該データ領域に記憶されているセンサデータの量から計算されるセンサデータ領域の使用率に基づいて通信優先度を表す優先ビットを生成し、生成した優先ビットを識別領域の識別符号の前に書き込む。
【００１２】
タグ制御部は、質問コマンド待ち受け状態で質問機からの質問コマンドを受信したとき不揮発性メモリの識別領域の先頭ビットを送信し、その後、質問機から受信した受信ビットと送信ビットが一致すれば識別領域の次のビットを送信し、不一致であれば質問コマンド待ち受け状態に戻る制御を行うものとすることができる。
前記無線タグは、不揮発性メモリのデータ領域に記憶されているセンサデータの量が設定値を超えたとき無線タグ内の制御状態を初期化する機能を有する通信制御初期化部を備えることができる。
【００１３】
本発明によるテレメトリシステムは、質問機と、それぞれ異なるセンサに接続された複数の無線タグとを含み、各センサのデータを質問機を介して個別に取り出すテレメトリシステムにおいて、無線タグは、タグアンテナと、タグアンテナを介して信号を送受信するための変復調処理を行う変復調部と、当該無線タグを識別するための識別符号を記憶する識別領域及びデータを記憶するデータ領域を有する不揮発性メモリと、不揮発性メモリに対するデータの読み出し及び書き込みを制御するタグ制御部と、接続されたセンサからの入力信号をタグ制御部の制御下にセンサデータに変換しタグ制御部に送るセンサ制御部とを備え、質問機は、無線タグと通信を行うためのアンテナと、アンテナを介して信号を送受信するための変復調処理を行う変復調部と、受信データを記憶するためのメモリと、無線タグにコマンドを送信する送信部と、無線タグからの受信信号を解析する受信部と、各部の動作を制御する制御部とを備え、質問機から複数の無線タグに向けて質問コマンドを送信する処理、質問コマンドを受信した無線タグが各々の識別領域の先頭ビットを送信する処理、受信したビットあるいは受信したビットの１つを質問機が複数の無線タグに向けて送信する処理、受信ビットと先に送信したビットとが一致すれば識別領域の次のビットを送信し、不一致であれば質問コマンド待ち受け状態に戻る無線タグの処理、によって１つの無線タグを識別する識別処理を行い、識別された１つの無線タグに対してセンサデータの読み出し処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下の図において、同等の機能部分には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
図１は、本発明によるテレメトリシステムの一例を示す全体模式図である。ここでは、複数の患者にセンサと無線タグを装着し、患者の生体データを収集する医療用テレメトリシステムを例にとって説明する。
【００１５】
このテレメトリシステムは、患者４ａ〜４ｃの状態を検出するセンサ６ａ〜６ｄ、センサ６ａ〜６ｄに接続されセンサデータを記憶する無線タグ５ａ〜５ｄ、アンテナ３を通して無線タグ５ａ〜５ｄと通信を行う質問機１を備える。質問機１で受信されたセンサ６ａ〜６ｄのセンサデータは、質問機１から制御装置２に送信される。
【００１６】
図２は、本発明による無線タグの構成例を示すブロック図である。この無線タグ５は、質問機１との通信を行う際に用いるアンテナ２１、無線タグ５全体を制御するタグ制御回路２３、センサ６の信号を数値データに変換し、変換したセンサデータをタグ制御回路２３に送るセンサ制御回路２４、タグ制御回路の制御下にあり無線タグ５の識別データであるＩＤやセンサデータを記憶するＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ２０、タグアンテナ２１が質問機１から受信した高周波信号から受信データを復調し、タグ制御回路２３に伝えたり、タグ制御回路２３からのデータを質問機１に送信するために変調を行うタグ変復調回路２２を備える。このように、無線タグ５は外部のセンサ６に接続されてセンサ６からのセンサデータを取り込み、それを質問機に対して送信する機能を有する。
【００１７】
図３は、質問機の構成例を示すブロック図である。この質問機１は、無線タグ５と通信を行うために用いるアンテナ３、質問機全体を制御するＣＰＵ３３、ＣＰＵ３３の制御下にあり無線タグ５から受信したセンサデータや無線タグ５のＩＤを記憶するメモリ３４、ＣＰＵ３３の制御により無線タグ５にコマンドを送信する送信回路３２、無線タグ５から受信した信号から「１」あるいは「０」を検出し、ＣＰＵ３３に結果を伝える受信回路３５、送信回路３２からの送信コマンドを変調しアンテナ３に送信したり、無線タグ５からの受信データを復調し受信回路３５に伝える変復調回路３１を備える。
【００１８】
無線タグ５と質問機１は、無線タグ５が質問機１からのコマンドを解釈し、そのコマンドに対して応答を返すことにより通信を行う。図４に、質問機１の命令（コマンド）の一覧表を示す。例えば、コマンド１は輻輳制御プロトコル状態を初期状態に戻す初期化コマンドである。コマンド２〜７は輻輳制御用のコマンドである。コマンド７は質問コマンドであり、このコマンドによって無線タグの識別が開始される。同様に、コマンド８はデータ読み出しコマンド、コマンド９はデータ書込みコマンドである。
【００１９】
（１）無線タグの識別（輻輳制御）
図５及び図６を用いて、本発明の無線タグ識別における輻輳制御について説明する。最初に図５のフローチャートを用いて、質問機側の輻輳制御について説明する。
質問機１は、アンテナ３からカバーエリア内の無線タグに向けて質問コマンドを送信する（Ｓ１１）。質問機の質問コマンドを受けた無線タグは、それぞれの無線タグに固有の識別符号を１ビットだけ質問機に向けて送信する。
質問機は無線タグからの送信信号の検出を行う（Ｓ１２）。無線タグからの送信信号を検出できなかった場合には、全ての無線タグの識別を完了したとみなし、識別終了とする（Ｓ２０）。
【００２０】
質問機が無線タグからの送信信号を検出した場合、識別符号の１ビットを受信し（Ｓ１３）、受信したビットを無線タグに向けて返信する（Ｓ１４）。無線タグでは、返信されたビットを受信して、図６のフローチャートに従って、識別符号の次の１ビットを質問機に向けて送信する。質問機は受信ビット数をカウントすることによって（識別符号長はシステムで一定の値に定められている）、受信したビットが識別符号の最後のビットであるかどうか検査する（Ｓ１５）。
【００２１】
受信したビットが識別符号の最後のビットでない場合、質問機は、無線タグからの次のビットの送信があるかどうか検査する（Ｓ１９）。送信信号が検出されれば、無線タグから送信された次の識別符号の１ビットを受信する（Ｓ１３）。一方、次のビットの送信を検出できなかった場合には識別失敗として、再度質問コマンドを送信する（Ｓ１１）。
【００２２】
受信した識別符号が最後のビットであった場合には、全受信ビットに対してＣＲＣ検査を行い（Ｓ１６）、エラーがあった場合には再度質問コマンドを送信する（Ｓ１１）。一方、エラーがなかった場合には正しく識別符号が受信されたと判断し、識別完了信号を無線タグに返信することにより、正しく受信できたことを無線タグに通知する（Ｓ１７）。識別された無線タグの識別符号は接続ケーブルから制御装置２へ出力され（Ｓ１８）、再び、質問コマンドの送信から繰り返す（Ｓ１１）。
次に、図６のフローチャートを用いて無線タグ側の輻輳制御について説明する。
【００２３】
無線タグ５のタグ制御回路２３は、質問機１からの質問コマンドを待ち受ける（Ｓ２１）。質問機からの質問コマンドを検出すると、無線タグは識別符号を１ビットだけ送信する（Ｓ２２）。無線タグは質問機が返信する識別符号の１ビットがあるかどうか検査し（Ｓ２３）、なければ質問コマンドの待ち受けに戻る（Ｓ２１）。
【００２４】
識別符号の１ビットを受信すると、既に送信した識別符号の１ビットと比較する（Ｓ２４）。受信ビットと送信ビットとが一致しなかった場合は識別に失敗したとして質問コマンドの待ち受けに戻る（Ｓ２１）。受信ビットと送信ビットとが一致した場合は、そのビットが最後のビットであるかどうか検査する（Ｓ２５）。最後のビットでない場合は、次のビットを送信する（Ｓ２２）。最後のビットであれば質問機からの識別完了信号の送信を待つ（Ｓ２６）。識別完了信号を検出できなければ質問コマンドの待ち受けに戻る（Ｓ２１）。識別完了信号を検出した場合には識別に成功したとして識別動作を終了する（Ｓ２７）。
【００２５】
図７は、無線タグ５の識別処理の状態遷移図である。無線タグ５が質問機１のアンテナ３の照射領域に入ることにより、電力が供給され、無線タグ５のタグ制御回路２３にパワーオンリセットがかかる。この状態を状態ＳＲ０とする。状態ＳＲ０で、コマンド８（ＩＤ／アドレス指定読み出し）を受信した場合は状態ＳＩＲ０（図８）へ遷移する。また、コマンド９（ＩＤ／アドレス指定書き込み）を受信した場合は状態ＳＩＷ０（図９）へ遷移する。なお、状態ＳＲ０でコマンド７，８，９以外のコマンドを受信した場合は状態ＳＲ０に留まる。
【００２６】
状態ＳＲ０でコマンド７（質問）を受信すると、識別符号の先頭１ビットの値を送信する。この状態が状態ＳＲ１である。状態ＳＲｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、識別符号がｋビットだけ読み出された状態である。質問機はその受信した値をコマンド２（０返信）、コマンド３（１返信）によって通知する。図６で説明したように、状態ＳＲｋにおいて送信した１ビットの値と質問機からのコマンドが対応していれば、状態ＳＲｋから状態ＳＲｋ＋１に遷移する。対応しない場合には状態ＳＲ０に遷移する。
【００２７】
全ビットの送信が終了する（状態ＳＲｎ）と、質問機はＣＲＣの検査を行う。エラーが検出されないときは、コマンド５（データＯＫ）を、エラーが検出されたときはコマンド６（データＮＧ）を送信する。コマンド６を受信した無線タグは、識別失敗として状態ＳＲ０に遷移する。コマンド５を受信した無線タグは、識別完了として状態ＳＲＨに遷移し、コマンド１（初期化）を受信するまではＳＲＨに留まる。したがって、それ以後は識別処理に参加することはない。
【００２８】
（２）データの読み出し処理
図８は、ＩＤ／アドレス指定読出しコマンドの状態遷移図である。状態ＳＲ０でコマンド８（ＩＤ／アドレス指定読み出し）を受信することにより、状態ＳＩＲ０に遷移する。質問機は、データの読み出しアドレス、ＣＲＣを送信する。システムで定められたデータが全て受信完了した状態が状態ＳＩＲ１である。
【００２９】
状態ＳＩＲ１では、受信したデータに対してＣＲＣ検査を行い、エラーがあれば状態ＳＲ０へ、エラーがなければ状態ＳＩＲ２へ遷移する。質問機はコマンド１０（１ビットデータ返送コマンド）を送信する。状態ＳＩＲ２にある無線タグは、コマンド１０を受信するごとに指定されたアドレスから１ビットずつデータを返送する。コマンド１０以外のコマンドを受信した場合には状態ＳＲ０に遷移する。
【００３０】
（３）データの書き込み処理
図９は、質問機を介した無線タグの不揮発性メモリへの書き込み処理の状態遷移図である。状態ＳＲ０でコマンド９（ＩＤ／アドレス指定書き込み）を受信することにより、状態ＳＩＷ０に遷移する。質問機は、データの書き込み処理の対象である無線タグの識別符号のバイト数、識別符号、書き込みアドレス、ＣＲＣを送信する。システムで定められたデータが全て受信完了した状態が状態ＳＩＷ１である。
【００３１】
状態ＳＩＷ１では、受信したデータに対してＣＲＣ検査を行い、エラーがあれば状態ＳＲ０へ、エラーがなければ状態ＳＩＷ２へ遷移する。質問機はコマンド１２（書き込みイネーブル）を送信する。状態ＳＩＷ２にある無線タグは、コマンド１２（書き込みイネーブル）を受信すると不揮発性メモリを書き込み可能状態にする。この状態が状態ＳＩＷ３である。状態ＳＩＷ３では、不揮発性メモリへの書き込み処理を開始する。状態ＳＩＷ３では、コマンド１１（書き込みｓｔａｔｕｓ返信コマンド）以外のコマンドを受信すると状態ＳＩＷ４に遷移し、不揮発性メモリを書き込み不能状態にして状態ＳＲ０に遷移する。
【００３２】
図１０は、無線タグから質問機に返信される返信データのフレームの構造の例を示す図である。無線タグから返される返信データのフレーム４０は、無線タグ５の識別を示す識別領域４１と、それに続くセンサデータ領域４２とから成る。
【００３３】
図１１は、無線タグに備えられるＥＥＰＲＯＭ２０のメモリマップの例を示す図である。タグの識別情報はアドレス００Ｈ番地の識別領域１１１に、センサデータは０１Ｈ番地以降のセンサデータ領域１１２に記憶する。
【００３４】
図１２は、無線タグ中のセンサ制御回路の構成例を示す図である。センサ制御回路２４は、センサ６からのセンサ信号をアナログーデジタル変換するＡ／Ｄ変換器１２００、クロックを発生する発振器１２０１、タグ制御回路２３から送られてくる分周信号１２０３により発振器１２０１のクロックを分周させ、ＳＣＬＫ信号を発生する分周回路１２０８、Ａ／Ｄ変換器１２００のアナログ−デジタル変換結果を格納するラッチ回路１２０２を備える。
【００３５】
ＳＣＬＫは、センサ６からの信号をアナログ−デジタル変換する間隔を示す信号である。ＡＤ開始信号１２０４は、タグ制御回路２３から送られてくるＡ／Ｄ変換開始を示す信号、取込許可信号１２０６は、ラッチ回路１２０２にアナログ−デジタル変換結果が格納されていることを示す信号である。
【００３６】
図１３は、センサデータの格納手順を説明する図である。センサデータの書き込みはコマンドを介さずに行われる。
分周信号１２０３発生後、ＡＤ開始信号１２０４がＨになると（Ｔ０）、ＳＣＬＫが発信を始め、センサ信号１２０９のアナログ値がＡ／Ｄ変換器１２００に取り込まれ、アナログ−デジタル変換を開始する（Ｔ１）。ＳＣＬＫがＬに変化すると、センサ信号１２０９のアナログーデジタル変換結果がラッチ回路１２０２に格納される（Ｔ２）。次に、ＳＣＬＫがＨになると取込許可信号がＨになり、センサデータ１２０５がタグ制御回路２３に格納される（Ｔ３）。これら一連の動作は、ＡＤ開始信号１２０４がＬになるまで続けられる。
センサ制御回路２４からセンサデータを受信したタグ制御回路２３は、ＥＥＰＲＯＭ２０へセンサデータを格納する。図１４はＥＥＰＲＯＭのアクセス手順を説明する図である。
【００３７】
タグ制御回路２３内は、ＥＥＰＲＯＭ２０へのアクセス回路を含んで構成されている。図示するように、タグ制御回路２３内には、質問機１から送られてくるコマンドを解釈して実行するコマンド制御回路１４００、ＥＥＰＲＯＭ２０からセンサデータを読み出すためのアドレスを格納し、リードクロック９４によってカウントアップされるリードカウンタ１４０１、ＥＥＰＲＯＭ２０へセンサデータを書き込むためのアドレスを格納し、ライトクロック９３によってカウントアップされるライトカウンタ１４０２、コマンド制御回路１４００のセレクト信号１４０６により、リードカウンタ１４０１あるいはライトカウンタ１４０２をＥＥＰＲＯＭアドレス１４０７としてＥＥＰＲＯＭ２０に出力するセレクタ１４０３、ＥＥＰＲＯＭ２０からセンサデータを読み出したり書き込んだりする時に使用するＥＥＰＲＯＭデータバス１４１０が設けられている。
【００３８】
センサ制御回路２４から受信したセンサデータをＥＥＰＲＯＭ２０に書き込む場合、コマンド制御回路１４００は、セレクタ１４０３を用いてライトカウンタ１４０２をＥＥＰＲＯＭアドレス１４０７としてＥＥＰＲＯＭ２０に出力する。更にコマンド制御回路１４００は、センサデータをＥＥＰＲＯＭデータバス１４１０を介してＥＥＰＲＯＭ２０に出力する。次にコマンド制御回路１４００は、ライトクロック９３をＥＥＰＲＯＭ２０に出力し、ＥＥＰＲＯＭ２０のＥＥＰＲＯＭアドレス１４０７が指し示す領域にセンサデータを書き込む。この時ライトカウンタはカウントアップされる。
【００３９】
またＥＥＰＲＯＭ２０からセンサデータを読み出す場合、コマンド制御回路１４００は、セレクタ１４０３を用いてリードカウンタ１４０１をＥＥＰＲＯＭアドレス１４０７としてＥＥＰＲＯＭ２０に出力する。次にコマンド制御回路１４００は、リードクロック９４をＥＥＰＲＯＭ２０に出力し、ＥＥＰＲＯＭ２０のＥＥＰＲＯＭアドレス１４０７が指し示す領域からセンサデータを読み出す。リードカウンタ１４０１とライトカウンタ１４０２は、最大カウント値を越えると最小値に戻り、再びカウントアップするループ構造になっている。このためＥＥＰＲＯＭ２０のセンサデータ格納領域はループ構造になる。
【００４０】
図１５は、質問機が複数ある無線タグから１つの無線タグを選択し、選択した無線タグから質問機へセンサデータを転送する手順を示す図である。
例えば、質問機１がアンテナ３の通信エリアに複数存在する無線タグ５ａ，５ｂ，５ｄから１つの無線タグを識別してセンサデータを受信する場合、質問機１はアンテナ３を介して通信エリア内にいる無線タグ５ａ，５ｂ，５ｄに「質問コマンド」を送信する（Ｔ１０）。質問機１からの「質問コマンド」を受信した無線タグ５ａ、無線タグ５ｄ、無線タグ５ｂは、各々のＥＥＰＲＯＭ２０内のアドレス００ＨにあるＩＤのビット１をそれぞれ返信する。この場合、無線タグ５ａは「１」を返信し（Ｔ１１）、無線タグ５ｄは「１」を返信し（Ｔ１２）、無線タグ５ｂは「０」を返信する（Ｔ１３）。質問機１は同時に「０」と「１」を受信する。質問機１は、同時に「０」と「１」を受信した場合、本例では「１」を優先する。
【００４１】
質問機１は、無線タグに「１確認コマンド」を送信する（Ｔ１４）。無線タグは自分が返信したＩＤと同じ値の確認コマンドを受信した場合、次のＩＤビットを返信する。図の例の場合、無線タグ５ａ及び５ｄは「１」を返信し（Ｔ１５）、無線タグ５ｄは「０」を返信する（Ｔ１６）。無線タグ５ｂは、次の「質問コマンド」が来るまで質問機１に対して返答を返さない。質問機１は、同時に「０」と「１」を受信したので、「１確認コマンド」を送信する（Ｔ１７）。「１確認コマンド」を受信した無線タグ５ａは「０」を返信する（Ｔ１８）。無線タグ５ｄは質問機に対し返信を行わない。質問機１は、返信してくる無線タグ５が無線タグ５ａのみとなっても、受信した値に対して「１確認コマンド」または「０確認コマンド」を送信する（Ｔ１９）。無線タグ５ａは、ＥＥＰＲＯＭ内のアドレス０１Ｈ以降に記憶しているセンサデータを質問機１に返信する（Ｔ２０）。
【００４２】
このように、本例のテレメトリシステムにおいては、無線タグ５内にセンサ制御回路２４を設け、患者４ａ，４ｂ，４ｃに装着したセンサ６ａ，６ｂ，６ｃ，…を用いて患者４の生体データを複数の無線タグ５ａ，５ｂ，５ｃ，…内に記憶し、質問機１からの要求により、それそれの患者の複数のセンサデータを質問機１に識別可能な形態で返信する。
【００４３】
このように、図２に示す無線タグを用いるテレメトリシステムは、無線タグ内にセンサ制御回路を設け、患者に装着したセンサを用いて患者の生体データを無線タグ内に記憶し、質問機からの要求により患者のセンサデータを質問機に返信するようにしたため、従来技術である無線タグを装着した患者の認識だけでなく患者の状態をリアルタイムで監視することができる。
【００４４】
本例では患者にセンサと無線タグを装着し、生体データを収集する医療用テレメトリシステムを説明に用いたが、センサと無線タグを装着する対象は患者に限定するものではなく、例えば荷物内に温度センサと無線タグを取り付け、荷物の温度を常に監視するような物流管理システムや、図書館の書籍に湿度センサを取り付け、保管状態を監視する図書館管理システムなどにも適応することが可能である。
【００４５】
図１６は、テレメトリシステムに用いる本発明の無線タグの他の構成例を示す図である。テレメトリシステムの構成は図１と同様である。この無線タグ５は、タグ制御回路２３内に、ＥＥＰＲＯＭ２０内に記憶したセンサデータ量に基づいて優先ビットを生成し、タグ制御回路２３に優先ビット列を設定する優先ビット設定回路６０を備える。
【００４６】
図１７は、優先ビット設定回路の構成例を示す図である。図示した優先ビット設定回路６０は、センサデータカウンタ９０、センサデータ容量レジスタ９１及び優先ビット生成回路９２を備える。センサデータ容量レジスタ９１は、ＥＥＰＲＯＭ２０内のセンサデータ容量を記憶する。ライトクロック９３はセンサデータをＥＥＰＲＯＭ２０に書き込むためのクロック、リードクロック９４はＥＥＰＲＯＭ２０からセンサデータを読み出すためのクロックであり、図１４にて説明したものである。センサデータカウンタ９０は、センサデータライトクロック９３により値が増加し、センサデータリードクロック９４により値が減少するカウンタである。優先ビット生成回路９２は、センサデータカウンタ９０の値とセンサデータ容量レジスタ９１の値により優先ビット９５を生成する。
【００４７】
例えば、センサデータをＥＥＰＲＯＭ２０に１バイト書き込んだ場合、図１４に示したタグ制御回路２３内のライトカウンタ１４０２はカウントアップし、センサデータカウンタ９０もカウントアップする。センサデータをＥＥＰＲＯＭ２０から１バイト読み出した場合、タグ制御回路２３内のリードカウンタ１４０１はカウントアップし、センサデータカウンタ９０はカウントダウンする。このようにセンサデータカウンタ９０は、ＥＥＰＲＯＭ２０内に何バイトのセンサデータが存在しているかを示している。
【００４８】
図１８は、優先ビット生成回路で使用する優先ビット設定テーブルを説明する図である。この優先ビット設定テーブルを使用して優先ビット生成回路９２は、例えばセンサデータ領域の使用率が８０％以上の場合は優先ビットとして「１１１１」を生成し、７５％以上８０％未満のときは「１１１０」を、５％以上１０％未満の場合には「０００１」を生成する。センサデータ領域使用率は、センサデータカウンタ９０の値をセンサデータ容量レジスタ９１の値で割ることにより算出される。
【００４９】
図１９は、図１６に示した無線タグ５が質問機に返信する返信フレームの構造例を示す図である。このフレーム４０は、優先ビット９５を返信する優先ビット領域８０、優先ビット領域８０に続いて無線タグの識別情報を返信する識別領域４１、及びセンサデータ領域４２を有する。
【００５０】
図２０は、無線タグ内のＥＥＰＲＯＭへ優先ビットを書き込む動作を説明する図である。
例えば無線タグ５から質問機１にセンサデータを返信する場合、無線タグ５は質問機１から「質問コマンド」を受信したか確認を行う（Ｓ３１）。「質問コマンド」を受信した場合、無線タグ５は質問機１との間で無線タグ識別処理を行う（Ｓ３７）。自らの無線タグ５が選択されなかった場合は再び質問機１からの「質問コマンド」を待ち、選択された場合（Ｓ３８）、タグ制御回路２３はＥＥＰＲＯＭ２０からセンサデータをリードし（Ｓ３９）、質問機１へセンサデータを送信する（Ｓ４０）。この時、センサデータカウンタ９０は、センサデータリード信号が発生した回数分減算される（Ｓ４１）。質問機１から「質問コマンド」を受信しない場合（Ｓ３１）、センサ制御回路２４はセンサ６からの信号をＡ／Ｄ変換してセンサデータを生成する（Ｓ３２）。タグ制御回路２３は、センサデータをＥＥＰＲＯＭ２０に書き込む（Ｓ３３）。この時、センサデータカウンタ９０は、センサデータライト信号９３が発生した回数分加算される（Ｓ３４）。ＥＥＰＲＯＭ２０の値に変化があった場合、優先ビット生成回路９２は優先ビット９５を生成し（Ｓ３５）、タグ制御回路２３が優先ビット９５をＥＥＰＲＯＭ２０に書き込む（Ｓ３６）。
【００５１】
図２１は、質問機が複数ある無線タグから１つの無線タグを選択し、無線タグから質問機へセンサデータを転送する手順を示す図である。
例えば、質問機１がアンテナ３の通信エリアに複数存在する無線タグ５ａ，５ｂ，５ｄから１つを識別し、センサデータを受信する場合、質問機１はアンテナ３を介して通信エリア内にいる無線タグ５ａ，５ｂ，５ｄに「質問コマンド」を送信する（Ｔ２０）。質問機１からの「質問コマンド」を受信した時、無線タグ５ａはセンサデータ領域使用率が６０％、無線タグ５ｄはセンサデータ領域使用率が７０％、無線タグ５ｂはセンサデータ領域使用率が４０％であったとする。質問機１からの「質問コマンド」を受信した無線タグ５ａ、無線タグ５ｄ、無線タグ５ｂは、優先ビット領域８０のビット１をそれぞれ返信する。この場合、無線タグ５ａは「１」を（Ｔ２１）、無線タグ５ｄは「１」を（Ｔ２２）、無線タグ５ｂは「０」を（Ｔ２３）返信する。質問機１は同時に「０」と「１」を受信する。本例の場合、質問機１は同時に「０」と「１」を受信した場合、「１」を優先する。質問機１は、無線タグに「１確認コマンド」を送信する（Ｔ２４）。無線タグは、自分が返信したＩＤと同じ値の確認コマンドを受信した場合、次のＩＤビットを返信する。今の場合、無線タグ５ａは優先ビット領域８０のビット２の値「０」を（Ｔ２５）、無線タグ５ｄは「１」を（Ｔ２６）返信する。無線タグ５ｂは、次の「質問コマンド」が来るまで質問機１に対して返答を返さない。
【００５２】
質問機１は、同時に「０」と「１」を受信したので「１確認コマンド」を送信する（Ｔ２７）。「１確認コマンド」を受信した無線タグ５ｄは、優先ビット領域８０のビット３の値「０」を返信する（Ｔ２８）。無線タグ５ａは質問機に対し返信を行わない。質問機１は、返信してくる無線タグ５が無線タグ５ｄのみと質問機１は、返信してくる無線タグ５が無線タグ５ａのみとなっても、受信した値に対して「１確認コマンド」または「０確認コマンド」を送信する（Ｔ２９）。無線タグ５ｄは、ＥＥＰＲＯＭ内のアドレス０１Ｈ以降に記憶しているセンサデータを質問機１に返信する（Ｔ３０）。
【００５３】
このように、本例のテレメトリシステムにおいては、無線タグ５内に優先ビット設定回路６０を設けてセンサデータ格納領域の使用率により優先ビット９５を生成し、質問機に返信するようにすることで、センサデータ格納領域の使用率の高い無線タグが優先して質問機に選択されるようにした。このように優先ビット設定回路を備える無線タグを用いると、無線タグの不揮発性メモリ内に格納できないセンサデータの発生を防ぐことができる。本例のテレメトリシステムの用途も、医療用テレメトリシステムに限定するものではない。
【００５４】
図２２は、テレメトリシステムにおいて使用する本発明の無線タグの他の構成例を示す図である。テレメトリシステムの構成は図１と同様である。
この無線タグ５は、タグ制御回路２３に、無線タグ５の無応答状態を解除する無応答解除回路１４０を備える。無線タグ５は、一度質問機１との通信が終了すると、質問機１と他の無線タグ５との混信を避けるために無応答モードに移行し、質問機１からの「初期化コマンド」を受信するまで質問機１からの「質問コマンド」に返信を返さなくなる。
【００５５】
図２３は、無応答解除回路１４０の構成例を示す図である。無応答解除回路１４０は、ＥＥＰＲＯＭ２０内に何バイトのセンサデータが存在しているかを示すセンサデータカウンタ９０、無応答解除が必要なセンサデータ記憶容量を設定する無応答解除値レジスタ１４２、及び比較器１４３を備える。比較器１４３は、センサデータカウンタ９０と無応答解除値レジスタ１４２を比較し、無応答解除信号１４１を発生する。無応答解除信号はタグ制御回路にリセットをかける。
【００５６】
図２４は、無応答解除信号１４１が発生する動作を説明する図である。例えば無線タグ５から質問機１にセンサデータを返信する場合、無線タグ５は質問機１から「質問コマンド」を受信したか確認を行う（Ｓ５１）。「質問コマンド」を受信した場合に無線タグ５が無応答状態にある場合、再び質問機１からの「質問コマンド」を待ち、無応答状態にない場合（Ｓ５７）、無線タグ５は質問機１との間で無線タグ識別処理を行う（Ｓ５８）。自らの無線タグ５が選択されなかった場合は再び質問機１からの「質問コマンド」を待ち、選択された場合（Ｓ５９）、タグ制御回路２３はＥＥＰＲＯＭ２０からセンサデータをリードし（Ｓ６０）、質問機１へセンサデータを送信する（Ｓ６１）。この時、センサデータカウンタ９０はセンサデータリード信号が発生した回数分減算され（Ｓ６２）、無線タグ５は、質問機１から「初期化コマンド」を受信するまで無応答状態に移行する（Ｓ６３）。
【００５７】
質問機１から「質問コマンド」を受信しない場合（Ｓ５１）、センサ制御回路２４はセンサ６の状態を数値化してセンサデータを生成する（Ｓ５２）。タグ制御回路２３は、センサデータをＥＥＰＲＯＭ２０に書き込む（Ｓ５３）。この時、センサデータカウンタ９０はセンサデータライト信号９３が発生した回数分加算される（Ｓ５４）。ＥＥＰＲＯＭ２０の値に変化があった場合、比較器１４３はセンサデータカウンタ９０の値が無応答解除値レジスタ１４２の値を超えているか否かの判定を行い（Ｓ５５）、超えていた場合、無応答解除信号１４１を発生して無線タグ５を無応答状態から応答状態に移行させる（Ｓ５６）。
【００５８】
図２５は、図２２に示した無線タグを用いるテレメトリシステムにおいて、質問機が複数ある無線タグから１つの無線タグを選択し、その選択された無線タグから質問機へセンサデータを転送する手順を示す図である。
いま、無線タグ５ｄは質問機１へのセンサデータ転送を終了して無応答状態にあるとする（Ｔ４０）。質問機１がアンテナ３の通信エリアに複数存在する無線タグ５から１つを識別し、センサデータを受信する場合、質問機１はアンテナ３を介して、通信エリア内にいる無線タグ５に「質問コマンド」を送信する（Ｔ４１）。質問機１からの「質問コマンド」を受信した無線タグ５ａ、無線タグ５ｂは、ＩＤビットをそれぞれ返信する。図示の例の場合、無線タグ５ａは「１」を返信し（Ｔ４２）、無線タグ５ｂは「０」を返信する（Ｔ４３）。この時、無応答状態にある無線タグ５ｄは応答しない。質問機１は同時に「０」と「１」を受信する。質問機１が同時に「０」と「１」を受信した場合、本例では「１」を優先する。質問機１は、無線タグに「１確認コマンド」を送信する（Ｔ４４）。無線タグは自分が返信したＩＤと同じ値の確認コマンドを受信した場合、次のＩＤビットを返信する。図示の例の場合、無線タグ５ａは「０」を返信する（Ｔ４５）。無線タグ５ｂは、次の「質問コマンド」が来るまで質問機１に対して返答を返さない。
【００５９】
質問機１は、返信してくる無線タグ５が無線タグ５ａのみとなったことを認識し、無線タグに「センサ要求コマンド」を送信する（Ｔ４６）。無線タグ５ａは、ＥＥＰＲＯＭ内のアドレス０１Ｈ以降に記憶しているセンサデータを質問機１に返信し（Ｔ４７）、無応答状態に移行する（Ｔ４９）。この間に無線タグ５ｄはセンサデータを記憶し続け、センサデータカウンタ９０が無応答解除値レジスタ１４２の値を超えると、自らの無応答解除回路１４０内で無応答解除信号１４１が発生して無応答状態が解除される（Ｔ４８）。
【００６０】
無線タグ５ａとのデータ転送を完了した質問機１は、再び「質問コマンド」を送信する（Ｔ５０）。質問機１からの「質問コマンド」を受信した無線タグ５ｄ、無線タグ５ｂはＩＤビットをそれぞれ返信する。この場合、無線タグ５ｄは「１」を（Ｔ５１）、無線タグ５ｂは「０」を（Ｔ５２）返信する。質問機１は同時に「０」と「１」を受信する。質問機１は同時に「０」と「１」を受信した場合、「１」を優先する。質問機１は、無線タグに「１確認コマンド」を送信する（Ｔ５３）。無線タグは自分が返信したＩＤと同じ値の確認コマンドを受信した場合、次のＩＤビットを返信する。図示の例の場合、無線タグ５ｄは「１」を返信する（Ｔ５４）。無線タグ５ｂは、次の「質問コマンド」が来るまで質問機１に対して返答を返さない。質問機１は返信してくる無線タグが無線タグ５ｄのみとなったことを認識し、無線タグ５ｄに「センサ要求コマンド」を送信する（Ｔ５５）。無線タグ５ｄはＥＥＰＲＯＭ内のアドレス０１Ｈ以降に記憶しているセンサデータを質問機１に返信する（Ｔ５６）。
【００６１】
このように、図２２、図２３に示した無線タグを用いるテレメトリシステムにおいては、無線タグ５内に無応答解除値レジスタ１４２と比較器１４３を設け、無線タグ５が無応答状態にあっても、センサデータが無応答解除値レジスタ１４２を越えて記憶されたら、比較器１４３が無応答解除信号１４１を発生して応答状態に移行する。このように自らが無応答解除信号を発生することのできる無線タグを用いると、質問機からの「初期化コマンド」が来ないために不揮発性メモリ内のセンサデータが満杯になり、最新のセンサデータを格納できなくなるという問題を回避することができる。このテレメトリシステムの適用も、医療用テレメトリシステムに限定するものではない。
【００６２】
なお、図１６〜図２１にて説明した優先ビット設定回路と、図２２〜図２５にて説明した無応答解除回路を無線タグに併設してもよい。優先ビット設定回路と無応答解除回路とを併設した無線タグは、輻輳制御で質問コマンド待ち受け状態にあるときに不揮発性メモリ内のセンサデータが増大した場合にも、無応答状態にあるときに不揮発性メモリ内のセンサデータが増大した場合にも対応できる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によると、無線タグ内にセンサ制御回路を設け、無線タグが接続されるセンサからのセンサデータを無線タグ内に記憶し、質問機からの要求により記憶したセンサデータを質問機に返信するようにしたため、無線タグが接続されたセンサの信号をリアルタイムで監視できる。また、無線タグ内に、センサデータ格納領域の使用率により優先ビットを生成する優先ビット設定回路を設けると、センサデータ格納領域の使用率の高い無線タグを優先して処理することができる。更に、無線タグ内に、無線タグが無応答状態にあるときセンサデータが一定レベルを越えて記憶されたら、無応答状態を解除して応答状態に移行できる機能を備えることにより、質問機からの「初期化コマンド」が来ないために不揮発性メモリ内のセンサデータが満杯になりセンサデータを格納できなくなるという問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるテレメトリシステムの一例を示す全体模式図。
【図２】本発明による無線タグの構成例を示すブロック図。
【図３】質問機の構成例を示すブロック図。
【図４】コマンドの例を説明する図。
【図５】質問機側の輻輳制御について説明するフローチャート。
【図６】線タグ側の輻輳制御について説明するフローチャート。
【図７】輻輳制御処理の状態遷移図。
【図８】ＩＤ／アドレス指定読出しコマンドの状態遷移図。
【図９】ＩＤ／アドレス指定書込みコマンドの状態遷移図。
【図１０】返信データのフレーム構造例の説明図。
【図１１】ＥＥＰＲＯＭのメモリマップを説明する図。
【図１２】センサ制御回路の構成例を示す図。
【図１３】センサデータの格納手順を説明する図。
【図１４】ＥＥＰＲＯＭのアクセス手順を説明する図。
【図１５】選択した無線タグから質問機へセンサデータを転送する手順を示す図。
【図１６】本発明の無線タグの他の構成例を示す図。
【図１７】優先ビット設定回路の構成例を示す図。
【図１８】優先ビット設定テーブルの説明図。
【図１９】返信フレームの構造例を示す図。
【図２０】優先ビットの書き込み手順を説明する図。
【図２１】無線タグから質問機へセンサデータを転送する手順を示す図。
【図２２】本発明の無線タグの他の構成例を示す図。
【図２３】無応答解除回路の構成例を示す図。
【図２４】無応答解除信号が発生する動作を説明する図。
【図２５】選択された無線タグから質問機へセンサデータを転送する手順を示す図。
【符号の説明】
５…無線タグ、６…センサ、１…質問機、２１…アンテナ、２３…タグ制御回路、２４…センサ制御回路、２０…ＥＥＰＲＯＭ、２２…タグ変復調回路、３…アンテナ、３３…ＣＰＵ、３４…メモリ、３２…送信回路、３５…受信回路、３１…変復調回路、６０…優先ビット設定回路、９１…センサデータ容量レジスタ、９３…センサデータカウンタ、９２…優先ビット生成回路、８０…優先ビット領域、１４０…無応答解除回路、１４２…無応答解除値レジスタ、１４３…比較器
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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