(57)【要約】【課題】無線タグを利用して、構成が簡単で低コストの温度検知システムを提供する。【解決手段】無線タグＴのＩＣチップ１内に無線通信インターフェース、変調コントローラ、記憶部のほか、タグアンテナに生起した電気の電圧測定回路と、測定電圧値に基づき回路を切り替えるスイッチング回路とを備える。無線タグＴのタグアンテナは、検出装置からの質問信号を受け、電磁誘導による誘導起電力を発生させる。電圧測定回路が整流回路の電圧値を測定し、温度との相関に基づき、スイッチング回路が回路を切り替え、複数の記憶部のうちから測定電圧値に対応する温度データを保持する記憶部を選択し、当該記憶部の温度データを読み出して応答信号に供給する。応答信号を受けた検出装置は、無線タグＴの識別信号と共に温度データを読み出し、得られた情報を表示装置・コンピュータ・通信回線等へ送ることにより、温度表示を実行させる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波の送受信機能を備える検出装置と、検出装置から送信される質問信号に応答して当該検出装置へ応答信号を返信する無線タグとから成り、前記無線タグは、タグアンテナの物理的特性に依存する物理量を測定する手段と、この測定値に基づいて温度データを生成する手段と、当該無線タグが返信する応答信号に前記温度データを供給する手段とを有していることを特徴とする温度検知システム。
【請求項２】
前記無線タグは、質問信号を受けたときにタグアンテナに生起する起電力の電圧を測定する手段と、異なる温度データを保持する複数の記憶部と、測定電圧値に基づきデータを読み出す記憶部を選択する回路切替手段とを備え、前記電圧値測定手段で測定した測定電圧値に基づき、前記回路切替手段が回路を切り替えて、前記複数の記憶部のうちから対応する温度データを保持する記憶部を選択し、当該記憶部から温度データを読み出すように設定されている請求項１に記載の温度検知システム。
【請求項３】
前記無線タグは、質問信号を受けたときにタグアンテナに生起する起電力の両端電圧値、及び、タグアンテナに連続する回路に設けた固定抵抗の両端電圧値を測定する手段と、温度データの算出手段とを有し、前記二つの測定電圧値に基づき、温度データを生成するように設定されている請求項１に記載の温度検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線タグを利用して構築した温度検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣチップを組み込んだ無線タグと、これに対し電磁波によって情報のやり取り及び電力の供給を非接触で行うリーダーとも呼ばれる検出装置とを利用した温度検知システムが従来提案されている。例えば特許文献１には、温度センサを備えるトランスポンダ（無線タグ）を衣服に装着し、人の体温や周囲の雰囲気温度を計測するシステムが記載されている。また特許文献２には、温度センサを備えたトランスポンダ（無線タグ）を入院患者の身体に貼り付け、読み取り器でトランスポンダからの応答信号を収集し、その結果をナースセンタに設置した監視装置に送って管理するシステムが記載されている。さらに特許文献３に、温度センサを備えたトランスポンダで車両タイヤの温度を測定するシステムが記載されている。
【特許文献１】特開２００１−３０７２６８公報
【特許文献２】特開２００１−３１４３７８公報
【特許文献３】特開２００３−１２７６２８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１乃至３に記載された従来の温度検知システムは、温度を検知するための温度センサを、トランスポンダ（無線タグ）とは別に必要とするため、装置の大型化やコストアップをもたらすという欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記従来の問題を解決するために本発明が採用した温度検知システムの特徴とするところは、電波の送受信機能を備える検出装置と、検出装置から送信される質問信号に応答して当該検出装置へ応答信号を返信する無線タグとから成り、前記無線タグは、タグアンテナの物理的特性に依存する物理量を測定する手段と、この測定値に基づいて温度データを生成する手段と、当該無線タグが返信する応答信号に前記温度データ情報を供給する手段とを有していることである。
【０００５】
ここで無線タグとは、例えば検出装置から送信される電波を利用して電力を生起させ、記憶部に保持した情報に基づき受信電波を変調し、応答信号を生成させて送信するものである。通常、応答信号には、無線タグを取り付けた対象を識別するための個体情報や位置情報などが含まれる。無線タグに備えられるタグアンテナの物理的特性に依存する物理量を測定する手段とは、タグアンテナの電気抵抗・リアクタンス・インピーダンス等の電気的特性に依存する電圧値又は電流値を測定する手段が挙げられる。また、測定値に基づいて温度データを生成する手段とは、予め記憶部に保持させた複数の温度データから特性測定値に応じた所定のデータを選択する手段や、特性測定値から予め定められた関係式に基づき温度データを算出する手段等が考えられる。
【０００６】
本発明に係る温度検知システムは、例えば次のように動作する。検出装置は質問信号を常時送信し、無線タグは、質問信号により動作電力を生成すると共に、応答信号の返信を行う。無線タグは、質問信号を受けたときに電磁誘導によりタグアンテナに発生する誘導起電力の電圧値又は電流値を測定する。ところで、一定の電波エネルギーに対する電圧値又は電流値の大きさは、タグアンテナの電気抵抗値に依存して増減する。そして電気抵抗値は温度と相関する。すなわち、電圧値又は電流値から温度を求めることが可能である。従って、電圧又は電流の測定値に基づき、記憶部から対応する温度データ読み出すか、あるいは所定の計算式から温度データを算出するように設定しておき、この温度データを応答信号に供給することにより、所要の温度情報を得られる。
【０００７】
なお本発明に係る温度検知システムにおいて、前記無線タグは、質問信号を受けたときにタグアンテナに生起する起電力の電圧値を測定する手段と、異なる温度データを保持する複数の記憶部と、測定電圧値に基づきデータを読み出す記憶部を選択する回路切替手段とを備えるものとし、前記電圧値測定手段で測定した測定電圧値に基づき、前記回路切替手段が回路を切り替えて、前記複数の記憶部のうちから対応する温度データを保持する記憶部を選択し、当該記憶部から温度データを読み出すように設定することが可能である。
【０００８】
さらに本発明に係る温度検知システムの無線タグは、質問信号を受けたときにタグアンテナに生起する起電力の両端電圧値、及び、タグアンテナに連続する回路に設けた固定抵抗の両端電圧値を測定する手段と、温度データの算出手段とを有するものとし、前記二つの測定電圧値に基づき、温度データを生成するよう設定することも可能である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る温度検知システムは、タグアンテナの例えば両端電圧の測定値から温度データを取得するので、従来のように、温度センサーを別途設ける必要がない。それ故、装置を小型化、及び、コストダウンを図るのが容易である。
【００１０】
請求項２に係る温度検知システムは、無線タグが検出装置から受ける質問信号の受信エネルギーが殆ど変動しない場合に採用するのが好適であり、測定値に応じて回路を切り替える手段を備えればよく、複雑な演算装置が不要なので、コストを低く抑えられる。
【００１１】
請求項３に係る温度検知システムは、タグアンテナの電気抵抗値が、温度との相関を持つことと、タグアンテナに発生する起電力の電圧と別途設けた固定抵抗を流れる電気の電圧との比率に反映することとを利用するものであり、タグアンテナの両端電圧値と固定抵抗の両端電圧値との比較データから、一定の関係式に基づき、温度データを得る。従って、当該温度検知システムは、無線タグが検出装置から受ける質問信号の受信エネルギーが変動する場合であっても、正確な温度データを得られるという利点を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［第１の実施形態］
図１に示す如く、本発明に係る温度検知システムＳは、所望箇所に配置した一個又は複数個の無線タグＴと、この無線タグＴと電波信号を介して交信する検出装置１０とを主要な構成要素とする。無線タグＴ及び検出装置１０はそれぞれ、電波交信用のタグアンテナ２，リーダーアンテナ１１を備えている。また当該検知システムＳは、検知結果に基づき所要の作業を実行するため、表示装置・コンピュータ・通信回線などに接続することができる。同温度検知システムＳは、温度を検知しようとする箇所に無線タグＴを配置するだけで当該箇所の雰囲気温度を遠隔的に知ることができ、無線タグＴの耐久性を超える環境でなければ、任意箇所の温度検知が可能である。
【００１３】
無線タグＴの構造は様々な態様が可能であるが、本例では図２に示すように、ＩＣチップ１とタグアンテナ２とを基板３上に配置する構成を採用した。タグアンテナ２及びリーダーアンテナ１１は、検出装置から送信される電波を効率よく受信するため、平面内においてコイル状に巻回した面ループ状形態を採用している。しかし各アンテナ２，１１の形態は、交信に使用する電波の周波数や強度等に基づき変更することが可能であり、例えば棒状・パッチ状（素子状）・複合パッチ状・面状・スロット状・螺旋状・パターン状等、状況に応じ適宜採用することが可能である。また無線タグＴの全体形状は、図示した板状以外に、棒状・円盤状・直方体状などの形態も可能である。
【００１４】
本例におけるＩＣチップ１の内部構造は例えば図３に示す如くである。無線タグの機能中枢を構成する、タグアンテナが接続される無線通信インターフェース、電波の変調を制御する変調コントローラ、不揮発性メモリ等から成る記憶部のほか、タグアンテナに生起した起電力による整流回路の出力電圧を測定する電圧測定回路と、この電圧測定回路で得られた測定電圧値に基づき回路を切り替える回路切替手段としてのスイッチング回路とを備えている。無線通信インターフェースは、変調回路・クロックジェネレータ・整流回路より成り、電波の送受信機能と、受信電波により電力を発生させる機能とを有する。記憶部は、カウンタ・行デコーダ・列デコーダ・メモリより構成され、当該無線タグの識別情報と共に、温度データを保持している。なお本例では、それぞれ異なる温度データを保持する複数の記憶部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４…を設けておく。勿論、記憶部に保持される温度データの内容は、測定対象に応じ適宜変更し得るものである。なおメモリは、読み取り専用の不揮発性メモリで構成してもよいが、所望によりＥＥＰＲＯＭ等の書換可能メモリとしてもよい。
【００１５】
前記温度検知システムＳの動作を説明すると次の如くである。検出装置１０は、適所に配置した無線タグＴへ向かって、常時又は間歇的に質問信号を発信する。質問信号をタグアンテナ２で受信した無線タグＴは、そのエネルギーを利用して動作用電力を発生させ、記憶部に保持されている情報を、受信電波を変調させた応答信号として検出装置１０へ返信する。すなわち、無線タグＴと検出装置１０との間で、電波信号による交信が常時行われている状態となっている。
【００１６】
無線タグＴのタグアンテナは、検出装置１０からの質問信号を受けたときに、電磁誘導による誘導起電力を発生させる。このとき無線タグＴに内蔵される電圧測定回路は、整流回路の電圧値を測定する。ところで、タグアンテナが質問信号から与えられるエネルギーがほぼ一定ならば、電磁誘導による起電力もほぼ一定となるから、発生する電圧値はタグアンテナの電気抵抗によって決まると考えられる。しかるに、タグアンテナの電気抵抗は温度条件と相関するから、電圧値を測定することで、温度を知ることが出来る。このような原理により、スイッチング回路が、測定電圧値に基づいて回路を切り替え、複数の記憶部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４…のうちから測定電圧値に対応する温度データを保持する記憶部を選択し、当該記憶部の温度データを読み出して応答信号に供給する。無線タグＴからの応答信号を受けた検出装置１０は、応答信号を解析して無線タグＴの識別信号と共に温度データを読み出し、得られた情報を表示装置・コンピュータ・通信回線等へ送ることにより、温度表示を実行させることができる。なお検出装置１０と、表示装置・コンピュータ・通信機とは、一体構成してもよい。
【００１７】
なお、記憶部をきわめて多数設けて、例えば０°Ｃから１００°Ｃまでの温度を１°Ｃ刻みで表示させることも可能であるが、記憶部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４…それぞれに３０・３５・４０・４５°Ｃ…の温度データを保持させ、測定電圧値が３０°Ｃ未満に対応するときはスイッチング回路が記憶部Ａ１を選択し、測定電圧値が３０〜３５°Ｃに対応するときは記憶部Ａ２を選択し、測定電圧値が３５〜４０°Ｃに対応するときは記憶部Ａ３を選択するというように、概略的な温度表示をさせることも妨げない。
【００１８】
ところで複数箇所の温度検知を行うべく、複数個の無線タグＴを異なる箇所に配置する場合は、それぞれに異なる識別情報を保持させるが、この場合、複数の応答信号を識別することが必要となる。それには、無線タグＴのアンチコリジョン機能を利用し、一個の検出装置１０で複数個の無線タグＴと同時に交信可能とするマルチアクセスモードを採用すればよい。あるいは、無線タグＴごとに専用の検出装置１０を用意し、各検出装置１０の検出結果をコンピュータ等で集約・解析する方法も考えられる。
【００１９】
［第２の実施形態］
本発明に係る温度検知システムを構築するのに用いる無線タグＴのＩＣチップ１は、図４に示す如く構成することも可能である。同ＩＣチップ１が、タグアンテナが接続される無線通信インターフェース、電波の変調を制御する変調コントローラ、不揮発性メモリ等から成る記憶部を有する点は、図３に示す前記第１の実施形態と共通である。
【００２０】
本例のＩＣチップ１は、タグアンテナの両端電圧を測定する電圧測定回路Ｅ１と、タグアンテナに発生した誘導起電力により、整流回路に接続した固定抵抗Ｒを流れる電気の両端電圧を測定する電圧測定回路Ｅ２とが設けられ、前者の電圧測定回路Ｅ１により測定されたタグアンテナの両端電圧値Ｖ１、及び、後者の電圧測定回路Ｅ２により測定された固定抵抗Ｒの両端電圧値Ｖ２を、記憶部の例えば行・列デコーダへ入力して、温度データの算出手段を構成している。なお記憶部のメモリには、複数の温度データを格納する。
【００２１】
かかる構成のＩＣチップ１は、次のような原理により、温度を検知する。タグアンテナの電気抵抗値が温度と相関を持つことは、先に述べたとおりである。また、電磁誘導でタグアンテナに誘導起電力が生じたときのタグアンテナの両端電圧と、整流回路に接続した固定抵抗Ｒの両端電圧との比は、タグアンテナの電気抵抗が変化した場合変動する。すなわち、タグアンテナの両端電圧値と固定抵抗の両端電圧値との比較データから、一定の関係式に基づき、タグアンテナの電気抵抗を知ることができ、ここから温度データを得ることができる。
【００２２】
本例では、電圧測定回路Ｅ１で測定したタグアンテナの両端電圧値Ｖ１を記憶部の行デコーダに入力させると共に、電圧測定回路Ｅ２で測定した固定抵抗Ｒの両端電圧値Ｖ２を記憶部の列デコーダに入力させるように構成した。そして前記電圧値Ｖ１，Ｖ２の比Ｖ２／Ｖ１の値と温度との相関式を、メモリに予め記憶させておく。これにより、行列デコーダから出力される通常の行列デコード信号と、測定電圧値Ｖ１，Ｖ２に基づくデコーダ信号とにより、メモリから対応する温度データを読み出すことができる。
【００２３】
上記ＩＣチップ１で構成した無線タグＴを用いる温度検知システムは、タグアンテナの両端電圧値Ｖ１と固定抵抗Ｒの両端電圧値Ｖ２の比に基づいて温度データを読み出すように構成したので、出力結果は、無線タグが受ける質問信号の強さに依存しない。それ故、本実施形態は、無線タグが検出装置から受ける質問信号の受信エネルギーが変動する場合であっても、正確な温度データを得られるという利点を有している。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係る温度検知システムは、無線タグを取り付けることが可能なものであれば、その温度検知を遠隔的に実行できるものである。例えば、住居の壁・天井・床等に無線タグを配置すれば、室温の検知及び管理を簡単に行える。浴室の浴槽に無線タグを配置すれば、湯温の検知又は監視を行える。また電気温水器、給湯機、調理器具、照明装置やその周辺に取り付けて、これら発熱性機器の温度監視や異常加熱の防止に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る温度検知システムを利用例の概略構成を示す図面である。
【図２】本発明に係る温度検知システムに関するものであって、無線タグの一例を示す正面図である。
【図３】本発明に係る温度検知システムの第１の実施形態に関するものであって、無線タグ内のＩＣチップの内部構造を概略的に示すブロック図である。
【図４】本発明に係る温度検知システムの第２の実施形態に関するものであって、無線タグ内のＩＣチップの内部構造を概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２６】
Ｓ…温度検知システム
Ｔ…無線タグ
１…ＩＣチップ
２…タグアンテナ
３…基板
１０…検出装置
１１…リーダーアンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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