(57)【要約】【課題】  本発明のセンサシステムは複数のセンサを含み、一部のセンサに特性不良が生じ又はセンサ間の特性バラツキが存在してもセンサシステム全体において誤動作を回避し、個々のセンサ検出データを集団的意志決定の原理により処理して被測定物の検知を判定することができる。【解決手段】  本発明のセンサシステムは、センサ本体と、識別情報を記憶させたメモリと、前記センサ本体が検出した検出信号と前記識別信号を送信する送信部と、を備える複数のセンサチップ、及び前記複数のセンサチップから送信された検出信号を受信する受信部と、前記受信した複数の検出信号を同期化させる同期化手段と、前記同期化手段が同期化させた検出信号を検知して代表値を決定する検知手段と、を備えるサーバと、を含む。【選択図】    図１
2005128879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出信号を検出するセンサ本体と、識別情報を記憶させたメモリと、該メモリが記憶した識別情報と前記センサ本体が検出した検出信号を送信する送信部と、
を備える複数のセンサチップ、
及び
前記複数のセンサチップの送信部から送信された少なくとも検出信号を受信する受信部と、該受信部が受信した複数の検出信号を同期化させる同期化手段と、該同期化手段が同期化させた検出信号を検知して代表値を決定する検知手段と、
を備えるサーバ、
を含むセンサシステム。
【請求項２】
前記複数のセンサチップの送信部から送信された識別情報と検出信号を受信する中継受信部と、該中継受信部が受信した識別情報と検出信号を前記サーバに送信する中継送信部とを備えた中継機を含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項３】
Ｍ（２以上の整数）個のセンサチップを有する請求項１又は２に記載のセンサシステムであって、
前記サーバの同期化手段は、前記受信部が受信した、
ｉ（１以上Ｍ以下の整数）番目のセンサチップの前記センサ本体が検出した検出信号ｘｉ（ｔ）と、ｊ（１以上Ｍ以下の整数、ｊ≠ｉ）番目のセンサチップの前記センサ本体が検出した検出信号ｘｊ（ｔ）と、
を、次の極限式、
｜ｙｉ（ｔ）−ｙｊ（ｔ）｜→０  （ｔ→∞）、
を満足する解ｙｉ（ｔ）、ｙｊ（ｔ）を有する次の連立方程式、
ｙｉ（ｔ）＝ｆｉ（ｔ；ｘｉ（ｔ），ｘｊ≠ｉ（ｔ）；ａｉ，ｂｉ，・・・）、
（１≦ｉ，ｊ≦Ｍ）、
ｔ：時間、ａｉ，ｂｉ，・・・：前記極限式を満足する該連立方程式の解ｙｉ（ｔ）とｙｊ（ｔ）が存在し得るように与えた定数の組、
に代入して、該連立方程式の解ｙｉ（ｔ）（１≦ｉ≦Ｍ）を計算する、
請求項１又は２に記載のセンサシステム。
【請求項４】
請求項３に記載の連立方程式において、
前記ｙｉ（ｔ）とｙｊ（ｔ）は次式、
ｙｉ∝ｅｘｐ{ｉΦｉ（ｔ）}、
ｙｊ∝ｅｘｐ{ｉΦｊ（ｔ）}、
Φｉ（ｔ）：位相、Φｊ（ｔ）：位相、ｔ：時間、ｉ：純虚数、
を満たし、
前記Φｉ（ｔ）とΦｊ（ｔ）は、次の極限式、
｜Φｉ（ｔ）−Φｊ（ｔ）｜→ｃ  （ｔ→∞）、ｃ：定数、
を満足する解ｙｉ（ｔ）、ｙｊ（ｔ）を有する、
請求項３に記載のセンサシステム。
【請求項５】
前記検知手段は、前記連立方程式の解ｙｉ（ｔ）とｙｊ（ｔ）が請求項３又は４に記載の極限式を満足する場合に、検出信号ｘｉ（ｔ）とｘｊ（ｔ）を前記同期化手段が同期化させた検出信号と検知する、請求項３又は４に記載のセンサシステム。
【請求項６】
検出信号を検出するセンサ本体と、識別情報を記憶させたメモリと、外部信号を受信する外部信号受信部と、前記センサ本体が検出した検出信号と前記外部信号受信部が受信した外部信号を同期化させる同期化手段と、該同期化手段が算出した算出信号と前記センサ本体が検出した検出信号と前記メモリが記憶した識別情報を送信する送信部と、
を備える複数のセンサチップ、
及び、
前記複数のセンサチップの送信部から送信された少なくとも算出信号と検出信号を受信する受信部と、該受信部が受信した算出信号から同期化した前記センサチップの検出信号を検知して代表値を決定する検知手段と、
を備えるサーバと、
を含むセンサシステム。
【請求項７】
前記複数のセンサチップの送信部から送信された算出信号と検出信号と識別情報を受信する中継受信部と、該中継受信部が受信した算出信号と検出信号と識別情報を前記サーバに送信する中継送信部とを備えた中継機を含む、請求項６に記載のセンサシステム。
【請求項８】
Ｍ（２以上の整数）個のセンサチップを有する請求項６又は７に記載のセンサシステムであって、
ｉ（１以上Ｍ以下の整数）番目のセンサチップの前記同期化手段は、
前記センサ本体が検出した検出信号ｘｉ（ｔ）と、
前記外部信号受信部が受信した、ｊ（１以上Ｍ以下の整数、ｊ≠ｉ）番目のセンサチップの前記センサ本体が検出した検出信号ｘｊ（ｔ）と、
を、
次の極限式、
｜ｙｉ（ｔ）−ｙｊ（ｔ）｜→０  （ｔ→∞）、
を満足する解ｙｉ（ｔ）、ｙｊ（ｔ）を有する次の連立方程式、
ｙｉ（ｔ）＝ｆｉ（ｔ；ｘｉ（ｔ），ｘｊ≠ｉ（ｔ）；ａｉ，ｂｉ，・・・）、
（１≦ｉ，ｊ≦Ｍ）、
ｔ：時間、ａｉ，ｂｉ，・・・：前記極限式を満足する該連立方程式の解ｙｉ（ｔ）とｙｊ（ｔ）が存在し得るように与えた定数の組、
に代入して、該連立方程式の解ｙｉ（ｔ）（１≦ｉ≦Ｍ）を計算して算出信号とする、
請求項６又は７に記載のセンサシステム。
【請求項９】
請求項８に記載の連立方程式において、
前記ｙｉ（ｔ）とｙｊ（ｔ）は次式、
ｙｉ∝ｅｘｐ{ｉΦｉ（ｔ）}、
ｙｊ∝ｅｘｐ{ｉΦｊ（ｔ）}、
Φｉ（ｔ）：位相、Φｊ（ｔ）：位相、ｔ：時間、ｉ：純虚数、
を満たし、
前記Φｉ（ｔ）とΦｊ（ｔ）は、次の極限式、
｜Φｉ（ｔ）−Φｊ（ｔ）｜→ｃ  （ｔ→∞）、ｃ：定数、
を満足する解ｙｉ（ｔ）、ｙｊ（ｔ）を有する、
請求項８に記載のセンサシステム。
【請求項１０】
前記検知手段は、請求項８に記載の算出信号ｙｉ（ｔ）とｙｊ（ｔ）が請求項８又は９に記載の極限式を満足する場合に、検出信号ｘｉ（ｔ）とｘｊ（ｔ）を前記同期化したセンサチップの検出信号と検知する、請求項８又は９に記載のセンサシステム。
【請求項１１】
前記検知手段は、前記同期化した検出信号と検知した検出信号の算術平均を代表値として決定する、請求項１乃至１０に記載のセンサシステム。
【請求項１２】
前記検知手段は、前記同期化した検出信号と検知した検出信号の中央値を代表値として決定する、請求項１乃至１０に記載のセンサシステム。
【請求項１３】
前記サーバがインターネットに接続されたことを特徴とする請求項１乃至請求項１２に記載のセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサ本体を内蔵し、識別情報とセンサの検出データを送信するセンサチップを含むセンサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年実用化されているＲＦＩＤタグは、内部に記憶された各ＲＦＩＤタグの識別情報を無線により読み取ることが可能で、小型でありながらメモリが許容する多くの情報を提供できるため、多方面で利用されている。例えばＲＦＩＤタグを商品に埋め込むことにより、その商品の流通経路や現在の所在位置等を知ることができる。
【０００３】
一方、遠隔配置した多数のセンサを一つの計測器に接続する必要があるとか、作業が困難な場所の状態を随時観測したいという場合には、識別情報を埋め込んだ上記ＲＦＩＤタグにセンサを組み込むことにより、容易にセンサの検出結果を得ることができる。
【０００４】
この種のＲＦＩＤタグは例えば、特許文献１〜２、非特許文献１などに開示されている。
ＲＦＩＤタグは軽薄短小であり、本の表紙や商品を格納するダンボールあるいは商品そのものにも埋め込まれるため、ＲＦＩＤタグの発信できる電波は現在のところ微弱でその到達距離も短いという難点がある。そこでＲＦＩＤタグの発信電波の到達領域でその発信電波を受信するために、一般に携帯端末機（ＰＤＡ）が用いられる。このセンサを組み込んだＲＦＩＤタグ及びこのＲＦＩＤタグから識別情報、センサ検出データを取得する携帯端末機（ＰＤＡ）の一例を図６に示す。尚、以下センサを組み込んだＲＦＩＤタグをセンサチップと、上記携帯端末機をＰＤＡという。
【０００５】
センサチップの構成を示す図６（ａ）において、６０６は例えば圧力、温度等を検出するセンサ、６０８はセンサ６０６が検出したアナログデータをデジタル化するＡ／Ｄ変換回路、６１０は各センサチップの識別情報を記憶させたメモリ、６１２はメモリ６１０から取り出した識別情報を送信する送信部、６１４はＡ／Ｄ変換回路６０８、メモリ６１０、送信部６１２を制御する制御部である。６１６は外部の高周波信号を検出し、及び送信部６１２から送り出される高周波信号を放出するアンテナ、６１８はアンテナ６１６に誘起された高周波信号を整流して直流に変換する電源部である。電源部６１８で発生した直流電圧はセンサ６０６、Ａ／Ｄ変換回路６０８、メモリ６１０、送信部６１２、制御部６１４に供給される。
【０００６】
図示例では上記Ａ／Ｄ変換回路６０８、メモリ６１０、送信部６１２、制御部６１６、電源部６１８は半導体チップ６２０内に形成されている。６２２は絶縁基板で、導電パターンにより前記アンテナ６１６が形成され、センサ６０６及び半導体チップ６２０がマウントされ、アンテナ６１６と半導体チップ６２０とセンサ６０６とが電気的に接続されて、センサチップ６２４を構成する。
【０００７】
一方携帯端末機（ＰＤＡ）は、例えば図６（ｂ）のように構成される。即ち、図６（ｂ）において、６２６は端末機側アンテナ、６２８はセンサチップ６２４を動作させるための電力を端末機側アンテナ６２６に供給する電力送信部、６３０は端末機側アンテナ６２６に接続され、センサチップ６２４から送出される信号を受信する受信部、６３２は受信部６３０から出力される受信信号を処理する信号処理部、６３４は信号処理部６３２によって処理されたデータを表示するデータ表示部、６３６は電力送信部６２８、受信部６３０、信号処理部６３２、データ表示部６３４を制御する制御部を示す。上記端末機側アンテナ６２６、電力送信部６２８、受信部６３０、信号処理部６３２、データ表示部６３４、制御部６３６により携帯端末機６３８を構成する。この携帯端末機６３８には内部回路に電力を供給する電源が備えられているが、図示を省略する。
【０００８】
この動作を以下に説明する。センサチップ６２４には、例えば温度や湿度を検出するセンサ６０６が格納されている。又、センサチップ６２４のメモリ６１０にはタグ自身の識別番号やセンサ本体６０６の種別を表す種別情報を含む識別情報を記憶させている。そしてセンサチップ６２４は管理される製品あるいは管理する領域などに取り付けられているが、この状態ではセンサチップ６２４の内部素子には電力が与えられず、休止状態にある。
【０００９】
このセンサチップ６２４が配置された領域で携帯端末機６３８を作動させ、電力送信部６２８で発生した高周波信号を端末機側アンテナ６２６より放出する。これにより携帯端末機６３８近傍のセンサチップ６２４のアンテナ６１６に高周波電流が誘起され、電源部６１８により変換された直流電圧が半導体チップ６２０内部の素子及びセンサ６０６を動作可能とする。
【００１０】
制御部６１４によってメモリ６１０に記憶された識別情報及びＡ／Ｄ変換回路６０８を介してセンサ６０６の検出した検出データが送信部６１２に与えられ、アンテナ６１６から放出される。この送信処理の間に電源部６１８から供給される電圧は低下し、センサチップ６２４内の回路の動作が不安定になる。携帯端末機６３８は識別情報を確実に受信できるまで高周波信号を送信する。このようにしてＲＤＩＦタグ６２４から放出された識別情報を含む高周波信号は携帯端末機６３８のアンテナ６２６、受信部６３０を経て、信号処理部６３２に入力され、必要な処理がなされてその結果がデータ表示部６３４に表示される。
【００１１】
このように、各センサチップの電波到達領域内で携帯端末機（ＰＤＡ）が受信した各センサチップの識別情報及びセンサ検出データは、例えば図示しないＰＤＡ内のメモリに記憶されて管理される。あるいはＰＤＡからパソコン等のサーバに転送されて管理される。携帯端末機（ＰＤＡ）とサーバは無線により遠隔位置から相互に情報伝達してもよい。サーバ内の中央演算処理部は、上記識別情報及びセンサ検出データ等を処理して各センサチップの所在位置におけるセンサの検出情報を、例えばモニタ等に表示することができる。従ってセンサの種類に応じて、どの位置の温度、湿度又は圧力等の異常の有無、制御の必要等を集中管理することも可能となる。
【００１２】
このように、センサチップ６２４は遠隔操作により情報を取り出すことができ、メモリ６１０の容量が許す範囲で大量の情報を提供でき、外部に露出させずに情報を取り出せるなどの利点があるため、広い分野で利用が期待されている。
【００１３】
各種物理量を感知するセンサには種々のものがあり、各特許文献１、２、非特許文献１にはガスメータ、超音波センサ、湿度センサ、水分センサ、温度センサなどが具体的に開示されている。しかしその他にも、光センサ、色センサ、輻射温度センサ、放射線センサ、磁気センサ、近接センサ、圧力センサ、ガスセンサ、ｐＨセンサ、濁度センサ、高度センサ、液面センサ、風速センサ、圧力センサ、回転数センサ、速度センサ、歪ゲージ、熱電対、イメージセンサなど種々のセンサが利用されている。
【００１４】
上述のように広い分野でＲＦＩＤタグセンサシステムの応用が期待されるが、従来は上記のように各独立したセンサ搭載のＲＦＩＤタグにより被測定物の温度等を検出していた。そのため、個々のセンサの特性不良又はバラツキによりセンサシステムが誤動作した場合には、不良センサを交換する以外にセンサシステムの誤作動を回復する手段はなかった。また、センサシステムを構成するセンサが多数で、センサ特性のばらつきが大きい場合は、どのセンサが不具合で、どのセンサが正常であるかを判断するのは困難であり、システム全体の信頼性が脆弱であるという問題があった。
【００１５】
【特許文献１】特開２００１−８４４７４号公報（段落番号０００９〜００１６、図１）
【特許文献２】特開２００１−２９１１８１号公報（段落番号００１３、図１）
【特許文献３】特開２００３−１４５７２号公報（段落番号００２３〜００４３、図１）
【非特許文献１】Ｋｌａｕｓ  Ｆｉｎｋｅｎｚｅｌｌｅｒ著「ＲＦＩＤハンドブック」日刊工業新聞社、２００１年２月２６日、ｐ．２３１−２３２、図１０．３４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
そこで本発明は、センサシステムを構成する複数のセンサのうち、一部のセンサに特性不良が生じ又はセンサ間の特性バラツキが存在してもセンサシステム全体において誤動作を回避し、個々のセンサ検出データを集団的意志決定の原理により処理して被測定物の検知を判定するセンサシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のセンサシステムは、検出信号を検出するセンサ本体と、識別情報を記憶させたメモリと、該メモリが記憶した識別情報と前記センサ本体が検出した検出信号を送信する送信部と、を備える複数のセンサチップ、及び前記複数のセンサチップの送信部から送信された少なくとも検出信号を受信する受信部と、該受信部が受信した複数の検出信号を同期化させる同期化手段と、該同期化手段が同期化させた検出信号を検知して代表値を決定する検知手段と、を備えるサーバ、を含む。
【００１８】
本発明のセンサシステムは、前記複数のセンサチップの送信部から送信された識別情報と検出信号を受信する中継受信部と、該中継受信部が受信した識別情報と検出信号を前記サーバに送信する中継送信部とを備えた中継機を含んでもよい。
【００１９】
本発明のセンサシステムは、Ｍ（２以上の整数）個のセンサチップを有するセンサシステムであって、前記サーバの同期化手段は、前記受信部が受信した、ｉ（１以上Ｍ以下の整数）番目のセンサチップの前記センサ本体が検出した検出信号ｘｉ（ｔ）と、ｊ（１以上Ｍ以下の整数、ｊ≠ｉ）番目のセンサチップの前記センサ本体が検出した検出信号ｘｊ（ｔ）と、を、次の極限式、｜ｙｉ（ｔ）−ｙｊ（ｔ）｜→０  （ｔ→∞）、を満足する解ｙｉ（ｔ）、ｙｊ（ｔ）を有する次の連立方程式、ｙｉ（ｔ）＝ｆｉ（ｔ；ｘｉ（ｔ），ｘｊ≠ｉ（ｔ）；ａｉ，ｂｉ，・・・）、（１≦ｉ，ｊ≦Ｍ）、ｔ：時間、ａｉ，ｂｉ，・・・：前記極限式を満足する該連立方程式の解ｙｉ（ｔ）とｙｊ（ｔ）が存在し得るように与えた定数の組、
に代入して、該連立方程式の解ｙｉ（ｔ）（１≦ｉ≦Ｍ）を計算する。
【００２０】
本発明のセンサシステムは、請求項３に記載の連立方程式において、前記ｙｉ（ｔ）とｙｊ（ｔ）は次式、ｙｉ∝ｅｘｐ{ｉΦｉ（ｔ）}、ｙｊ∝ｅｘｐ{ｉΦｊ（ｔ）}、Φｉ（ｔ）：位相、Φｊ（ｔ）：位相、ｔ：時間、ｉ：純虚数、を満たし、前記Φｉ（ｔ）とΦｊ（ｔ）は、次の極限式、｜Φｉ（ｔ）−Φｊ（ｔ）｜→ｃ  （ｔ→∞）、ｃ：定数、を満足する解ｙｉ（ｔ）、ｙｊ（ｔ）を有し得る。
【００２１】
本発明のセンサシステムは、前記検知手段は、前記連立方程式の解ｙｉ（ｔ）とｙｊ（ｔ）が前記何れかの極限式を満足する場合に、検出信号ｘｉ（ｔ）とｘｊ（ｔ）を前記同期化手段が同期化させた検出信号と検知する。
【００２２】
本発明のセンサシステムは、検出信号を検出するセンサ本体と、識別情報を記憶させたメモリと、外部信号を受信する外部信号受信部と、前記センサ本体が検出した検出信号と前記外部信号受信部が受信した外部信号を同期化させる同期化手段と、該同期化手段が算出した算出信号と前記センサ本体が検出した検出信号と前記メモリが記憶した識別情報を送信する送信部と、を備える複数のセンサチップ、及び、前記複数のセンサチップの送信部から送信された少なくとも算出信号と検出信号を受信する受信部と、該受信部が受信した算出信号から同期化した前記センサチップの検出信号を検知して代表値を決定する検知手段と、を備えるサーバと、を含む。
【００２３】
本発明のセンサシステムは、前記複数のセンサチップの送信部から送信された算出信号と検出信号と識別情報を受信する中継受信部と、該中継受信部が受信した算出信号と検出信号と識別情報を前記サーバに送信する中継送信部とを備えた中継機を含んでもよい。
【００２４】
本発明のセンサシステムは、Ｍ（２以上の整数）個のセンサチップを有するセンサシステムであって、ｉ（１以上Ｍ以下の整数）番目のセンサチップの前記同期化手段は、前記センサ本体が検出した検出信号ｘｉ（ｔ）と、前記外部信号受信部が受信した、ｊ（１以上Ｍ以下の整数、ｊ≠ｉ）番目のセンサチップの前記センサ本体が検出した検出信号ｘｊ（ｔ）と、を、次の極限式、｜ｙｉ（ｔ）−ｙｊ（ｔ）｜→０  （ｔ→∞）、を満足する解ｙｉ（ｔ）、ｙｊ（ｔ）を有する次の連立方程式、ｙｉ（ｔ）＝ｆｉ（ｔ；ｘｉ（ｔ），ｘｊ≠ｉ（ｔ）；ａｉ，ｂｉ，・・・）、（１≦ｉ，ｊ≦Ｍ）、ｔ：時間、ａｉ，ｂｉ，・・・：前記極限式を満足する該連立方程式の解ｙｉ（ｔ）とｙｊ（ｔ）が存在し得るように与えた定数の組、に代入して、該連立方程式の解ｙｉ（ｔ）（１≦ｉ≦Ｍ）を計算して算出信号とする。
【００２５】
本発明のセンサシステムは、請求項８に記載の連立方程式において、前記ｙｉ（ｔ）とｙｊ（ｔ）は次式、ｙｉ∝ｅｘｐ{ｉΦｉ（ｔ）}、ｙｊ∝ｅｘｐ{ｉΦｊ（ｔ）}、Φｉ（ｔ）：位相、Φｊ（ｔ）：位相、ｔ：時間、ｉ：純虚数、を満たし、前記Φｉ（ｔ）とΦｊ（ｔ）は、次の極限式、｜Φｉ（ｔ）−Φｊ（ｔ）｜→ｃ  （ｔ→∞）、ｃ：定数、を満足する解ｙｉ（ｔ）、ｙｊ（ｔ）を有し得る。
【００２６】
本発明のセンサシステムは、前記検知手段は、請求項８に記載の算出信号ｙｉ（ｔ）とｙｊ（ｔ）が前記何れかの極限式を満足する場合に、検出信号ｘｉ（ｔ）とｘｊ（ｔ）を前記同期化したセンサチップの検出信号と検知する。
【００２７】
本発明のセンサシステムは、前記検知手段は、前記同期化した検出信号と検知した検出信号の算術平均を代表値として決定してもよい。
【００２８】
本発明のセンサシステムは、前記検知手段は、前記同期化した検出信号と検知した検出信号の中央値を代表値として決定してもよい。
【００２９】
本発明のセンサシステムは、前記サーバがインターネットに接続されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によるセンサシステムは、相互作用する複数のセンサが集団同期状態に至った場合に、その集団同期している各センサの検出信号から被測定物の状態を検知する。通信機能を持つセンサ間の相互作用によって集団同期状態を実現し、集団同期を行なわないセンサの検出信号は採用しないので、センサの特性バラツキは従来より大きくてよい。集団同期状態という多数決の原理で被測定物の検知を判断するので、従来のセンサシステムにおける誤動作による判定ミスという問題を回避することができる。従って本発明による同期センサシステムによれば、センシングの信頼性を向上させることができる。
【００３１】
センサを有する複数のセンサチップとサーバとの通信を利用し、サーバ上で仮想的なセンサ間同期を実現することもできる。この場合には、センサ搭載のＲＦＩＤタグ間の相互作用回路を形成する必要がなくなることに加え、相互作用機能をＲＦＩＤタグとは独立に自由に開発、実装可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明のセンサシステムは、複数のセンサチップを同期化手段が同期させ、同期するセンサのみを正常に作動しているセンサとみなして、その同期状態にあるセンサの検出信号のみから被測定物の状態を検知する。ここで被測定物の状態とは、各センサチップの有するセンサが検出する被測定物の温度や圧力、湿度等である。以後本発明のセンサシステムはＭ（≧２）個のセンサチップから構成され、ｉ（１≦ｉ≦Ｍ）番目のセンサチップのセンサｉが検出する検出信号をｘｉとする。上記同期化手段は、各センサｉの検出信号ｘｉから同期変数ｙｉを算出し、同期変数ｙｉが互いに同期しているセンサの検出信号ｘｉを正常な検出信号と判断して、検知手段に送信する。検知手段は同期化手段より送信された複数の検出信号（ｘｉ；１≦ｉ≦Ｍ）を平均し、あるいは中央値を選択する等して被測定物の状態を検知する。以下具体的に本発明の集団同期センサシステムを説明する。
【００３３】
本発明の第一の実施形態において、センサシステムは複数のセンサチップと、センサチップから識別情報、検出信号ｘｉ等を受信収集する中継機等の中継機と、中継機から送信された各センサチップの上記情報から被測定物の状態を検知するサーバとから構成される。本実施形態において、同期化手段及び検知手段はサーバに含まれる。
【００３４】
以下に本実施形態のセンサシステム１を図１を参照して詳説する。図１において、１０はセンサ本体で、例えば温度を検出する温度センサや湿度を検出する湿度センサである。１２はセンサ本体１０から出力されるアナログ検出データをデジタル化するＡ／Ｄ変換回路、１４はメモリで、識別情報及びセンサ本体１０の種別を表す種別情報等を格納している。１６はＡ／Ｄ変換回路１２とメモリ１４の出力を所定の形式でシリアル信号に変換し送出する制御部、１８は制御部１６から送られた信号を高周波信号に載せて送出する送信部、２０は外部からの高周波信号を検出し、送信部１８から送り出される高周波信号を外部に放出するアンテナ、２２はアンテナ２０に誘起された高周波信号を整流して直流に変換する電源部で、発生した直流電圧はセンサ本体１０、Ａ／Ｄ変換回路１２、メモリ１４、制御部１６、送信部１８に供給される。上記Ａ／Ｄ変換回路１２、メモリ１４、制御部１６、送信部１８、電源部２２は半導体チップ２４内に形成される。２６は前記アンテナ２０を形成した絶縁基板で、半導体チップ２４がマウントされ、アンテナ２０と半導体チップ２４とが電気的に接続されて、センサチップ２８を構成する。
【００３５】
センサ本体１０は、その種類によっては半導体チップ２４内に組み込み可能であるが、一体に組み込むことができない場合には、絶縁基板２６上にマウントされ、あるいは絶縁基板２６の外部に配置され、半導体チップ２４に外付けされる。
【００３６】
次に中継機４２において、３０は第１の中継アンテナ、３２はセンサチップ２８を動作させるための電力をアンテナ３０に供給する電力送信部、３４はアンテナ３０に接続されセンサチップ２８から送出される信号を受信する中継受信部、３６は中継受信部３４から出力される受信信号を電力送信部３２や中継受信部３４とは異なる周波数の高周波信号に変換し送出する中継送信部、３８は電力送信部３２、中継受信部３４、中継送信部３６の動作を制御する制御部、４０は中継送信部３６から送られた高周波信号を送出する第２の中継アンテナを示す。上記第１の中継アンテナ３０から第２の中継アンテナ４０までの各部により中継機４２を構成している。
【００３７】
この中継機４２には内部回路に電力を供給する電源が備えられているが図示省略する。またこの中継機４２は、被測定物が広範囲に分散配置されている場合には可搬式の携帯端末機（ＰＤＡ）を利用することができ、被測定物が狭い範囲に配置されている場合には設置場所を固定または半固定とすることができる。
【００３８】
サーバ６０において、４４は中継機４２を中継してセンサチップ２８から送出される情報を受信するサーバ側受信アンテナ、４６はアンテナ４４で受けた高周波信号を増幅し周波数変換するサーバ側受信部、４８は受信した各センサの検出信号から被測定物の状態を検知する検知手段である。検知手段４８は、例えばメモリ５０、中央演算装置５２等を含み、同期化手段５４は、受信部４６から送られてくるシリアル信号を蓄積したメモリ５０から必要な情報を取り出して各センサｉに対応する同期変数ｙｉを算出する。５６は信号補正部４８を外部のネットワーク回線５８に接続するネットワーク接続ターミナルを示す。本実施例において、検知手段４８は中央演算装置５２を含んで構成されるが、それぞれは独立に存在してもよく、又同期化手段５４は中央演算装置５２そのものであってもよい。尚、本発明のセンサシステムにおいて中継機４２は省略可能であり、図３（ａ）に示すようにセンサチップ２８とサーバ６０が直接電波等により交信してもよい。
【００３９】
上記サーバ側受信アンテナ４４からネットワーク接続ターミナル５６までの各部によってサーバ６０を構成する。６２Ａ、６２Ｂはネットワーク回線５８を介してサーバ６０に接続された外部コンピュータを示す。
【００４０】
同期化手段５４の動作を説明する前に、まずこのセンサシステム１の動作を以下に説明する。先ず複数のセンサチップ２８を被測定物（図示せず）の要部に固定する。センサチップ２８のセンサ本体１０は、便宜のためすべて同種でもよいし種類が異なるものでもよい。次に被測定物に中継機４２を近づけて電力送信部３２から第１のアンテナ３０を通して高周波信号を送出する。この高周波信号を受けたセンサチップ２８のアンテナ２０には高周波電流が生じ、この電流が電源部２２によって直流電流に変換され、センサチップ２８内の各部が動作可能状態となる。電力送信部３２からの電力送信を休止すると続いてセンサチップ２８から情報が送出されるが、電源部２２に蓄積された電力が消耗する前に再度電力送信部３２から電力を補充する必要があるため、電力送信部３２からの高周波信号の送出とセンサチップ２８からの情報送出は交互に行われる。
【００４１】
このようにしてセンサチップ２８内の各部が動作可能となると制御部１６は、センサ本体１０が検出した検出データをＡ／Ｄ変換回路１２によってデジタル化し、メモリ１４の内部領域から識別情報及びセンサ本体１０の種別情報等をそれぞれ取り出して、前記デジタル化したセンサ本体１０の検出データとを合成してシリアル信号に変換し、この信号を送信部１８で発生した高周波信号に載せてアンテナ２０から送出する。この高周波信号は中継機４２の第１のアンテナ３０、中継受信部３４を経由して中継送信部３６によって第２の中継アンテナ４０から送出される。
【００４２】
この中継信号はサーバ側受信アンテナ４４、サーバ側受信部４６を経て、検知手段４８に送り込まれ、シリアル信号をパラレル信号に変換するなどの前処理をした上で、センサチップ２８の識別情報とセンサの種別情報、検出信号ｘｉ等がサーバ６０内の時刻情報とともにメモリ５０に記憶される。上記同期化手段５４は、各センサｉの検出信号ｘｉから同期変数ｙｉを算出し、同期変数ｙｉが互いに同期しているセンサの検出信号ｘｉを正常な検出信号と判断して、例えばメモリ５０に送信する。中央演算装置５２はメモリ５０に記憶された複数の検出信号（ｘｉ；１≦ｉ≦Ｍ）を平均し、あるいは中央値を選択する等して被測定物の状態を検知する。
【００４３】
次に検知手段４８、同期化手段５４等の動作について詳説する。上述のように、同期化手段５４は、各センサｉの検出信号ｘｉをある連立方程式群に代入して同期変数ｙｉを算出し、同期変数ｙｉが互いに同期しているセンサの検出信号ｘｉを正常な検出信号と判断する。同期変数ｙｉは検出信号ｘｉ自身であってもよい。
【００４４】
上記ある連立方程式群とは、一般に時間変化する少なくともＭ個のセンサに対する検出信号ｘｉ（ｔ）と同期変数ｙｉ（ｔ）（１≦ｉ≦Ｍ）を含み、例えば以下のように記述される。
【数１】
2005128879.tif 000003
【００４５】
ここでａｉ，ｂｉ，・・・とは、関数ｆｉが含む定数である。また、同期変数ｙｉとｙｊとが同期する場合、ｙｉとｙｊが周期関数である時は次の数２又は数３が、ｙｉとｙｊが周期関数でないときは少なくとも数３が成立する。
【数２】
2005128879.tif 000004
【数３】
2005128879.tif 000005
【００４６】
数２において、位相Φの前のｉは単位虚数、ｃは定数である。
【００４７】
以下、上記連立方程式群の例を実施例において説明する。
【実施例１】
【００４８】
本実施例では、センサ間の集団同期を実現する例として、蛍の集団明滅を記述する数理モデルを用いる。蛍の集団明滅を説明する外装的モデルはいくつか提出されているが、本実施例では、電子情報通信学会論文誌２００１／６Ｖｏｌ．Ｊ８４-Ａ  Ｎｏ．６  ｐ８７０−８７４（田中久陽、長谷川晃朗、大場信義）に引用されているErmentroutによるモデル（Ｂ．Ermentrout，“An
adaptive model for synchrony in the firefly Pteroptyx malaccae,”J.Math. Biol.,vol.29,pp571-585,1991”）の簡約化モデルを用いる。
【数４】
2005128879.tif 000006
【００４９】
ここでθｉの時間微分ωｉは瞬時周波数を表し、Ωｉは第ｉ番目の蛍の持つ自然周波数を表す。Ｐｉｊ（θｊ）は第ｉ番目の蛍が近接する第ｊ番目の蛍から受ける明滅波形である。Ｐｉｊ（θｊ）は周期的なインパルス波形であり、その位相はθｊで与えられる。Ｇｉ（ωｉ、θｉ）はωｉの瞬時周波数とθｉの明滅位相をもつ蛍が近接する蛍のインパルス明滅を受けてどれだけもとの明滅波形からシフトするかを表す関数である。Ｇｉｊ（ωｉ、θｊ）はωｉを固定すればＧｉ（ωｉ、θｉ）はθｉの周期関数である。
【００５０】
モデル数４で、集団同期時にωｉは、ある引き込み周波数Ωの近くでそろっていて、Ωｉも同様にバラツキ（個体差）が小さいと考える。位相シフトを与えるＧｉｊ（ωｉ、θｊ）の大きさは十分小さいとし、又、集団同期を扱う際はθｉ＝Ωｔ＋εψｉで与えられる解に注目して数４を簡単化すると、次式が得られる（詳しくは上記、電子情報通信学会論文誌２００１／６Ｖｏｌ．Ｊ８４-Ａ  Ｎｏ．６  ｐ８７１  を参照のこと）。
【００５１】
【数５】
2005128879.tif 000007
【数６】
2005128879.tif 000008
【数７】
2005128879.tif 000009
【００５２】
上記数５〜数７の方程式群において、σ＝１の時完全同期、σ＝０は非同期を表す。
【００５３】
本発明のセンサシステムが例えば厨房のガス漏れ検出センサシステムであって、各所に配された各ガス漏れ検出センサは周期Ωｉ（ｔ）毎に厨房のガス濃度ｘｉ（Ωｉ（ｔ））を検出し、送信部１８がパルス信号ｘｉ（Ωｉ（ｔ））を送信するとする。各ガス漏れ検出センサは同一の設計により製造されていても、検出周期Ωｉ（ｔ）にはバラツキがあり、またセンサの感度の上げ過ぎによる誤作動あるいは故障により作動しない場合も考えられる。このガス漏れ検出センサシステムにおいて、検出パルス信号ｘｉ（Ωｉ（ｔ））は個々のセンサに特有の周期Ωｉ（ｔ）で送信され、上記同期変数ｙｉ（θｉ（ｔ））は周期θｉ（ｔ）で同期しているセンサｉの検出パルス信号ｘｉ（θｉ（ｔ））に対応する。
【００５４】
即ち、本実施例では、各センサチップ２８は周期Ωｉ（ｔ）で識別情報、検出パルス信号ｘｉ（Ωｉ（ｔ））等を送信し、例えば中継機４２を介してサーバ６０が上記各センサチップ２８の送信情報を受信し、例えばメモリ５０等に記憶する。同期化手段５４は、メモリから取り出した検出パルス信号ｘｉ（Ωｉ（ｔ））の検出周期Ωｉ（ｔ）から数５〜数７を計算し、周期θｉ（ｔ）で集団同期する検出パルス信号ｘｉ（Ωｉ（ｔ））＝ｙｉ（θｉ（ｔ））を生成する。
【００５５】
上述のように、数５〜数７は、（１）集団同期時にωｉはある引き込み周波数Ωの近くでそろっていること、（２）Ωｉも同様にバラツキ（個体差）が小さいこと、（３）位相シフトを与えるＧｉｊ（ωｉ、θｊ）の大きさは十分小さいこと、（４）集団同期を扱う際はθｉ＝Ωｔ＋εψｉの形の解で表せること、を仮定して導出されている。従って本実施例のセンサシステムにおいて、すべてのセンサが集団同期するわけではなく、上記仮定を満たすセンサのみが集団同期ｘｉ（Ωｉ（ｔ））＝ｙｉ（θｉ（ｔ））を満足する。
【００５６】
上記のように同期化手段５４による数５〜数７の計算結果は、検知装置４８の、例えば中央演算装置５２に送られ、検出周期θｉ（ｔ）で同期する検出パルス信号ｘｉ（Ωｉ（ｔ））＝ｙｉ（θｉ（ｔ））のみが検出される。これらの同期化パルス信号ｙｉ（θｉ（ｔ））は、例えば中央演算装置５２が算術平均したり、中央値を選択したり、あるいは最大値と最小値を除いて算術平均して代表値とする。この代表値は、本発明のセンサシステムが被測定物の状態を検出した検出値として、ネットワーク接続ターミナルに送信される。
【００５７】
以上のように、本実施例の集団同期センサシステムは、ある周期で同期したセンサの検出パルス信号のみから被測定物の状態を検出するため、故障で作動しないセンサや異常動作を起こすセンサの検出信号を除外することができる。従ってセンサ特性のバラツキを抑制することができ、センサシステム全体としての信頼性を高めることができる。
【実施例２】
【００５８】
本実施例では、センサ間の集団同期を実現する例として、膵臓ランゲルハンス島を構成する要素であるβ細胞の活動を記述する数理モデルを用いる。Shermanは、１９９４年に発表された論文A. Sherman,”Anti-phase,asymmetric and aperiodic oscillation in
excitable cells―I.Coupled bursters”,Bulletin of Mathematical Biology,56,pp.811-835(1994)  において、１個のβ細胞の活動を記述する方程式として次の９個の連立微分方程式を提案している（以下Shermanモデルという。）
【００５９】
【数８】
2005128879.tif 000010
【数９】
2005128879.tif 000011
【数１０】
2005128879.tif 000012
【数１１】
2005128879.tif 000013
【数１２】
2005128879.tif 000014
【数１３】
2005128879.tif 000015
【数１４】
2005128879.tif 000016
【数１５】
2005128879.tif 000017
【数１６】
2005128879.tif 000018
【００６０】
本発明の集団同期センサシステムにおいては、以上の方程式群における各変数及び各定数の意味は必要ではない。上記方程式群に本発明のセンサシステムを対応させると、上記Ｒｉ（ｔ）が本発明のセンサシステムのｉ番目のセンサが検出する検出信号ｘｉ（ｔ）、Ｖｉ（ｔ）がセンサ間の同期状態を表す同期変数ｙｉ（ｔ）（１≦ｉ≦Ｍ）である。上記のような方程式群で表現されるβ細胞は他のβ細胞とは相互作用せず、従ってＶｉは時間とともに他細胞とは独立に、かつ不規則に振動する。即ちセンサシステムにおいては、各センサの同期変数Ｖｉはそれぞれバラバラに振動し、検出信号Ｒｉにも一般に何の相関も見られない。
【００６１】
次にβ細胞同士が相互作用を行なうことを考える。例えば下記数１７の最終項に表せるような隣接細胞同士の相互作用を取り入れ、上記数１と置き換える。従ってβ細胞の挙動は数９〜数１７の連立方程式により決定される。上記相互作用のない方程式群の場合と同様に、センサシステムにおいてＲｉはｉ番目のセンサが検出する検出信号、Ｖｉはセンサ間の同期状態を表す同期変数である。
【００６２】
【数１７】
2005128879.tif 000019
【００６３】
後述するように、方程式群数９〜数１７において適切な変数を選ぶことにより、ある範囲内の検出信号Ｒを検出するセンサの同期変数Ｖは、互いに同期して発火を繰り返す集団同期状態をとり得る。ある範囲内の検出信号Ｒを検出しないセンサの同期変数Ｖは、他のセンサの同期変数Ｖとは同期せず、このようなセンサの検出する検出信号Ｒは上記検知手段が検知する検出情報からは除外される。従って誤作動や故障により、他の集団同期するセンサ群と極端に異なる検出信号Ｒを検出するセンサの感知情報は、検知手段の検知結果に影響をおよぼさない。即ち、ある一定範囲の検出信号Ｒを検出する、平均的センサの検出結果が検知手段の検知結果に反映され、センサシステム全体としての検知結果の信頼性を高めることができる。
【００６４】
このような本発明の集団同期センサシステムを実現するためには、上記Shermanモデルに現れる変数Ｖｉが同期するように各定数値が選ばれ、各センサがある範囲内の検出信号Ｒｉを検出することが必要である。複数のセンサの送信したＶｉが同期した場合に、検出手段は同期したセンサの各検出信号Ｒｉを平均し、あるいは代表値を選出して被測定物の測定値を検知する。以下Shermanモデルに現れる変数及び定数の意義を説明し、β細胞が集団同期する様子のシミュレーション結果の一例を示す。
【００６５】
Ｖは細胞膜電位、ＩＣａは細胞に流入するカルシウム電流である。ＩＣａは非常に速く変動する。ＩＫは細胞から流出するカリウム電流である。これはＩＣａに比べると緩やかに変動する。ＩＳは非常にゆっくりと変動する電流成分である。各変動の時間スケールの相違は、下記表１の緩和時間τ、τＳの比に明瞭に現れている。ＩＳの実態は、細胞間でやりとりされるＣａ２+、または、ＡＤＰ（アデノシン２リン酸）と考えられているが、すべての研究者が合意する仮説はない。ＩＳは抑制性のＫ+電流を誘起する効果がある。ｇＣａ、ｇＫ、ｇＳは、ｄＶ／ｄｔの方程式に容量が現れないように無次元化されたコンダクタンスである。ｎはカリウム通過チャンネルの開放確率を表す。
【００６６】
本実施例において、各係数には以下の値を用いる。
【００６７】
【表１】
2005128879.tif 000020
【００６８】
本実施例では、５×５×５＝１２５個の細胞を立方格子の各格子点に配置した細胞クラスターについて、同期状態を発現させた。最近接細胞間の相互作用を表す方程式は上記数１７で表される。上記表１において、ｇＣは数１７に現れる定数であり、細胞群の同期における細胞間の結合コンダクタンスである。また、ランゲルハンス島では、各β細胞の活動は、上記方程式群の連立によって記述されると仮定する。
【００６９】
数１７において、係数値はすべて同一とする。これは、同一細胞の同期シミュレーションに相当する。Ｎ（ｉ）はｉ番目細胞の最近接細胞数である。従ってＮ（ｉ）は細胞内部で６であり、細胞表面では６より小さい。Ｖｉ（ｋ）はｉ番目細胞のｋ最近接細胞の膜電位である。
【００７０】
本実施例では、λ＝０．９のもとで数値シミュレーションを行なった。数値計算アルゴリズムには、４次のRunge-Kutta法を用いた。又、シミュレーション条件は以下のように設定した。ｇＣ＝０．０１７、ＶＳ＝―３８．３４［ｍＶ］、各細胞の初期値は、Ｖｉ０＝−７０［ｍＶ］、ｎｉ０＝０．１、Ｓｉ０＝１．０を中心値として、１０％の分散で正規分布するようにパラメータ値として与える。時間刻み幅は０．００１［sec］、即ち、１［msec］である。最初の１０００００時間ステップは計算値を記録しない。結果を図４〜図５に示す。細胞膜電位の発火は同期している。
【００７１】
図４（ａ）は５×５×５における中心細胞、及び、その左右両隣接細胞の膜電位変動Ｖを表す。各細胞の膜電位変動Ｖは位相はずれているものの同期して変動していることが分かる。
【００７２】
また、図４（ｂ）は図４（ａ）における５×５×５細胞クラスターの中心細胞、及び、その左右両隣接細胞のＳ値変動を表す図であるが、緩やかに変化するＳ値の変動と膜電位変動Ｖがある相関を持って変動する様子がわかる。
【００７３】
図５は図４（ａ）と同じく５×５×５細胞クラスターにおける中心細胞、及び、その左右両隣接細胞の膜電位変動Ｖを表す。細胞クラスターは同期して、静的状態と発火状態を繰り返す様子がわかる。
【００７４】
以上の５×５×５＝１２５個の細胞クラスターの動作を本実施例のセンサーシステムに対応させる。まずｉ番目のβ細胞に対応する各センサｉは、被測定物の状態から検出信号ｘｉ（ｔ）を検出し、送信部１８が検出信号ｘｉ（ｔ）を送信する。上述のように各センサｉは同一の設計により製造されていても、各センサの検出値にはバラツキがあり、またセンサの感度の上げ過ぎによる誤作動あるいは動作不良も起こり得る。
【００７５】
各センサチップ２８が送信した検出信号ｘｉ（ｔ）は、識別情報、送信時間等とともに、例えば中継機４２を介してサーバ６０が受信し、例えばメモリ５０等に記憶する。同期化手段５４は、メモリ５０から取り出した検出信号ｘｉ（ｔ）から数９〜数１７を計算し、同期変数ｙｉ（ｔ）を算出する。
【００７６】
上記β細胞のシミュレーションのように、５×５×５＝１２５個のセンサーを立方格子の各格子点に配置して、表１の定数を用いて数９〜数１７の方程式系を同期化手段５４が計算することにより、本実施例のセンサシステムは上記β細胞クラスターと同様の挙動を再現することができる。即ち検出信号ｘｉ（ｔ）が極端に異ならないために同期することとなったセンサｉの同期変数ｙｉ（ｔ）は、上記図３及び図５のように同期して発火状態と静的状態を繰り返す。又、図４に示すようにｘｉ（ｔ）の関数であるＳ値は、同期変数ｙｉ（ｔ）の発火と連関して緩やかに変動する
【００７７】
上記のように同期化手段５４による数９〜数１７の計算結果は、検知装置４８の、例えば中央演算装置５２に送られ、同期する検出信号ｘｉ（ｔ）のみが検出される。これらの同期変数ｙｉ（ｔ）は、例えば中央演算装置５２が算術平均したり、中央値を選択したり、あるいは最大値と最小値を除いて算術平均して代表値とする。この代表値は、本発明のセンサシステムが被測定物の状態を検出した検出値として、ネットワーク接続ターミナルに送信される。
【００７８】
以上のように、本実施例の集団同期センサシステムは、ある周期で同期したセンサの検出パルス信号のみから被測定物の状態を検出するため、故障で作動しないセンサや異常動作を起こすセンサの検出信号を除外することができる。従ってセンサ特性のバラツキを抑制することができ、センサシステム全体としての信頼性を高めることができる。
【００７９】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
【００８０】
上記実施形態においては図３（ａ）のように、各センサチップ２８は搭載したセンサ本体１０によってそれぞれ独立に被測定物の状態を検出し、中継機４２又は直接サーバ６０に検出信号を送信した。そしてサーバ６０が各センサチップ２８から受信した検出信号は、サーバ６０内の同期化手段５４により同期化され、検知手段４８が同期化された検出信号のみから被測定物の状態の代表値を検出してネットワーク接続ターミナル５６へ送信した。
【００８１】
しかし本発明の第２の実施形態においては、個々のセンサチップはそれぞれ独立に同期化手段を内蔵し、図３（ｂ）のように他のセンサチップ１２８が送信する検出信号と自己の検出信号とを相互作用させることを特徴とする。即ち、本実施形態の個々のセンサチップ１２８は、内蔵する同期化手段が他のセンサチップ１２８から受信した検出信号と自己の検出した検出信号とを同期化し、同期化手段が算出した算出信号を中継機４２又はサーバ１６０等に送信する。ここで算出信号とは、同期化手段が上記実施例１又は実施例２の方程式系など、同期モードを有する方程式系に自己及び他の検出信号を代入して算出した同期変数ｙｉ等をいう。
【００８２】
本発明の第一の実施形態において、集団同期センサシステムは複数のセンサチップと、センサチップから識別情報、算出信号ｙｉ又はｘｉ等を受信収集する中継機等の中継機と、中継機から送信された各センサチップの上記情報から被測定物の状態を検知するサーバとから構成される。本実施形態において、同期化手段は各センサチップに、検知手段はサーバに含まれる。また、中継機は必ずしも必要ではなく、センサチップが送信する識別情報、算出信号ｘｉ等をサーバが直接受信する構成であってもよい。なお、上記ｘｉ、ｙｉは、上述の実施形態と同様に検出信号ｘｉ（ｔ）と同期変数ｙｉ（ｔ）（１≦ｉ≦Ｍ）を表す。
【００８３】
本実施形態のセンサシステム１０１を図２を参照して説明する。図２に示すセンサシステム１０１のセンサチップ１２８、サーバ１６０の構成は、図１に示す上記実施形態のセンサシステム１のセンサチップ２８、サーバ６０の構成と類似し、中継機４２は両実施形態において共通の構成であってよい。
【００８４】
センサチップ１２８において、構成要素であるセンサ本体１０、Ａ／Ｄ変換回路１２、メモリ１４、制御部１６、送信部１８、アンテナ２０及び電源部２２の機能は上記実施形態１におけるセンサチップ２８の構成要素と同様である。センサチップ１２８は更に同期化手段５４と外部信号受信手段１０５を備える。外部信号受信手段１０５はＡ／Ｄ変換回路１２、メモリ１４、制御部１６、送信部１８、アンテナ２０及び電源部２２と同様に半導体チップ１２４上に組み込まれてよい。また、同期化手段５４はセンサ本体１０と同様
半導体チップ１２４内に組み込み可能であるが、絶縁基板２６上にマウントされ、あるいは絶縁基板２６の外部に配置され、半導体チップ１２４に外付けされてもよい。
【００８５】
中継機４２の構成は上記の様に、実施形態１の中継機４２と同一でよく、被測定物が広範囲に分散配置されている場合には可搬式の携帯端末機（ＰＤＡ）を利用することができ、被測定物が狭い範囲に配置されている場合には設置場所を固定または半固定とすることができる。
【００８６】
サーバ１６０において、サーバ側受信アンテナ４４、サーバ側受信部４６、検知手段４８、ネットワーク接続ターミナル５６の構成要素は上記実施形態１におけるサーバ６０の構成と同様である。検知手段４８は、例えばメモリ５０、中央演算装置５２等を含み、各センサチップ１２８からサーバ側受信部４６が受信した算出信号のうち同期している信号ｙｉ（ｔ）を検知し、ネットワーク接続ターミナル５６に送信する。尚、本実施形態においてサーバ１６０は同期化手段５４を有さない。
【００８７】
上記サーバ側受信アンテナ４４からネットワーク接続ターミナル５６までの各部によってサーバ１６０を構成する。６２Ａ、６２Ｂは上記実施形態１と同様、ネットワーク回線５８を介してサーバ１６０に接続された外部コンピュータを示す。
【００８８】
次に、このセンサシステム１０１の動作を以下に説明する。先ず複数のセンサチップ１２８を被測定物（図示せず）の要部に固定する。センサチップ１２８のセンサ本体１０は、すべて同種でもよいし種類が異なるものでもよい。次に例えば被測定物に中継機４２を近づけて電力送信部３２から第１のアンテナ３０を通して高周波信号を送出する。この高周波信号を受けたセンサチップ１２８のアンテナ２０には高周波電流が生じ、この電流が電源部２２によって直流電流に変換され、センサチップ１２８内の各部が動作可能状態となる。以上は上記実施形態のセンサシステム１の動作と同様である。
【００８９】
このようにしてｉ番目のセンサチップ１２８内の各部が動作可能となると、ｉ番目のセンサ１０は被測定物から検出信号ｘｉを検出し、外部信号受信手段１０５は他のセンサチップが発信する検出信号ｘｊを受信する。ここでｘｊはｊ（≠ｉ）番目のセンサチップが送信する検出信号である。また、他の各部の動作は上記実施形態と同様である。
【００９０】
同期化手段５４は、ｉ番目のセンサ１０から検出信号ｘｉを受信し、外部信号受信手段１０５から他のセンサチップの検出信号ｘｊを受信する。同期化手段５４はこれらの検出信号ｘｉ、ｘｊ；（１≦ｉ、ｊ≦Ｍ）を上記実施例１又は実施例２の方程式系数５〜数７又は数９〜数１７に代入して、同期変数ｙｉ（ｔ）を算出する。次に制御部１６は、同期化手段５４が算出した同期変数ｙｉ（ｔ）をＡ／Ｄ変換回路１２によってデジタル化し、メモリ１４の内部領域から識別情報及びセンサ本体１０の種別情報等をそれぞれ取り出して、上記デジタル化した同期変数ｙｉ（ｔ）とを合成してシリアル信号に変換し、この信号を送信部１８で発生した高周波信号に載せてアンテナ２０から送出する。この高周波信号は中継機４２の第１のアンテナ３０、中継受信部３４を経由して中継送信部３６によって第２の中継アンテナ４０から送出される。
【００９１】
上記説明において、ｉ番目のセンサチップの送信部１８は他のセンサチップｊ（≠ｉ）に検出信号ｘｉを送信し、かつｉ番目のセンサチップの同期化手段５４が算出した算出信号である同期変数ｙｉ（ｔ）を中継機４２に送信する。この場合送信部１８は他のセンサチップｊ（≠ｉ）に検出信号ｘｉを送信する場合と、中継機４２に同期変数ｙｉ（ｔ）を送信する場合で周波数を変えて、両信号がそれぞれ中継機４２と外部信号受信手段１０５に誤受信されるのを防止する。あるいはセンサチップｉは検出信号ｘｉを送信用の送信部と、同期変数ｙｉ（ｔ）をを送信用の送信部とを別々に備えてもよい。
【００９２】
中継機４２を介した検出信号ｘｉ、同期変数ｙｉ（ｔ）等は、サーバ側受信アンテナ４４、サーバ側受信部４６を経て、検知手段４８に送り込まれ、シリアル信号をパラレル信号に変換するなどの前処理をした上で、センサチップ１２８の識別情報とセンサの種別情報、検出信号ｘｉ、同期変数ｙｉ（ｔ）等がサーバ１６０内の時刻情報とともにメモリ５０に記憶される。検知手段４８は、同期変数ｙｉ（ｔ）が互いに同期しているセンサの検出信号ｘｉを正常な検出信号と判断して、例えばメモリ５０に送信する。中央演算装置５２はメモリ５０に記憶された複数の検出信号（ｘｉ；１≦ｉ≦Ｍ）を平均し、あるいは中央値を選択する等して代表値とし、被測定物の状態を検知する。
【００９３】
以上のように、本実施形態２の集団同期センサシステム１０１は、上述の本実施形態１のセンサシステム１と同様に、システムとして信頼性の高い感知情報を得ることができる。
即ち、本実施形態の集団同期センサシステムは、ある周期で同期したセンサの検出パルス信号のみから被測定物の状態を検出するため、故障で作動しないセンサや異常動作を起こすセンサの検出信号を除外することができる。従ってセンサ特性のバラツキを抑制することができ、センサシステム全体としての信頼性を高めることができる。
【００９４】
尚、上記実施例では中継機４２は、センサチップ２８、１２８から送出された情報を直ちにサーバ６０、１６０に送出したが、中継機４２の内部にメモリ（図示せず）を組み込み、すべてのセンサチップ２８、１２８から送出される情報を中継機４２内のメモリに蓄積し、センサチップ２８、１２８からの情報収集を完了した後、前記メモリに蓄積した情報を連続してサーバ６０、１６０に送出することもできる。これによりセンサチップ２８、１２８からサーバ６０、１６０に情報を取り込む時間を短縮できる。
【００９５】
また中継機４２の機能をサーバ６０、１６０に組み込むことにより、中継機４２を省略することもできる。
【００９６】
また中継機（携帯端末機）４２とサーバ６０、１６０の間は、高周波信号により無線接続するだけでなく、超音波信号または光信号により無線接続してもよいし、信号線により有線接続してもよい。
【００９７】
またサーバ６０、１６０をインターネット接続することにより被測定物の補正された測定データを多数の利用者が共有できる。
【００９８】
またセンサチップ２８、１２８からデータを受け取るサーバ６０、１６０に、センサチップ２８、１２８の識別情報やセンサチップに内蔵または外部接続されるセンサ本体１０の種別情報を含む多数のセンサチップ２８、１２８の属性データベースを有する属性サーバを接続し、この属性サーバからセンサチップ２８、１２８の属性情報と同時にセンサ本体１０の識別情報を入手することもできる。
【００９９】
またセンサチップ２８、１２８から取得したデータはサーバ６０、１６０内に保存してもよいし、外部のデータベースサーバに保存してもよい。
【０１００】
またセンサチップ２８、１２８はメモリ１４と制御部１６、送信部１８、電源部２２などを一体化したものであるが、これらを半導体基板に組み込み一体化したワンチップＩＣでもよいし、配線基板上に各機能を有するチップＩＣをマウントして一体化したハイブリッドＩＣでもよい。
【０１０１】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明はＲＦＩＤタグのセンサシステムへの応用に関する基本技術であり、機械、電子、医療、介護・福祉、セキュリティ等の広い産業分野に適用可能である。本発明は、センシングとインターネットの相互作用によるユビキタスシステム実現への根幹技術として、高い市場性が見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図。
【図３】（ａ）本発明の第２の実施の形態におけるセンサチップ及びサーバ間の情報交換の方法を示すブロック図。（ｂ）本発明の第２の実施の形態におけるセンサチップ及びサーバ間の情報交換の他の方法を示すブロック図。
【図４】（ａ）５×５×５細胞クラスターにおける中心細胞、及び、その左右両隣接細胞の膜電位変動Ｖの発火状態を表す図。（ｂ）図４（ａ）における５×５×５細胞クラスターにの中心細胞、及び、その左右両隣接細胞のＳ値変動を表す図。
【図５】５×５×５細胞クラスターにおける中心細胞、及び、その左右両隣接細胞の膜電位変動Ｖが発火状態及び静的状態を繰り返す様子を表す図。
【図６】従来のセンサチップシステムを示すブロック図
【符号の説明】
【０１０４】
１、１０１：センサシステム
１０、６０６：センサ本体
１２、６０８：Ａ／Ｄ変換回路
１４、６１０：メモリ
１６、６１４：制御部
１８、６１２：送信部
２０、６１６：アンテナ
２２、６１８：電源部
２４、１２４、６２０：半導体チップ
２６、６２２：絶縁基板
２８、１２８、６２４：センサチップ
３０：第１中継アンテナ
３２：電力送信部
３４：中継受信部
３６：中継送信部
３８：中継機制御部
４０：第２中継アンテナ
４２：中継機
４４：サーバ受信アンテナ
４６：サーバ受信部
４８：検知手段
５０：メモリ
５２：中央演算装置
５４：同期化手段
５６：ネットワーク接続ターミナル
５８：外部ネットワーク回線
６０、１６０：サーバ（信号処理部）
６２Ａ，６２Ｂ：端末
１０５：外部信号受信部
【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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