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無給電ワイヤレス式センサモジュールおよびワイヤレス式物理量検出システム

国内特許コード P110002989
整理番号 ShIP-1002N-KJ006
掲載日 2011年6月10日
出願番号 特願2011-128560
公開番号 特開2012-255706
登録番号 特許第5885014号
出願日 平成23年6月8日(2011.6.8)
公開日 平成24年12月27日(2012.12.27)
登録日 平成28年2月19日(2016.2.19)
発明者
  • 近藤 淳
  • 山崎 陽平
出願人
  • 国立大学法人静岡大学
発明の名称 無給電ワイヤレス式センサモジュールおよびワイヤレス式物理量検出システム
発明の概要 【課題】従来の無給電ワイヤレス式センサモジュールに比べてセンサとしての感知幅を広くすることができる無給電ワイヤレス式センサモジュールおよびワイヤレス式物理量検出システムを提供する。
【解決手段】センサモジュール200は、圧電効果によって表面弾性波を発生させる圧電基板202を備えている。圧電基板202は、絶縁層204で被覆された導電性基板205上に固定されている。圧電基板202上には、アンテナ208と圧電基板202との間で高周波信号と表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換IDT206と、サーミスタ209が接続されて同サーミスタ209のインピーダンス変化に応じて表面弾性波の反射率が変化する表面弾性波反射IDT207とが互いに対向配置されている。表面弾性波変換IDT206、表面弾性波反射IDT207およびサーミスタ209は、導電性基板205を介して互いに電気に接続されて共通電位が供給される。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


従来から、光、音、超音波(振動)、圧力、温度、湿度、ガス、電界または磁界などの各種物理量に応じたインピーダンスに変化するインピーダンス変化型センサを備えて、無給電およびワイヤレス(無線)でインピーダンス変化型センサの検出信号をホスト装置に出力することができる無給電ワイヤレス式センサモジュールがある。



例えば、下記特許文献1には、表面弾性波(SAW:Surface Acoustic Wave)と高周波信号とを相互に変換する表面弾性波変換IDT(Interdigital
Transducer)と、受光素子が接続された表面弾性波反射IDTとを圧電基板上で対向配置するとともに、表面弾性波変換IDTと表面弾性波反射IDTとの間で表面弾性波を往復伝播させた際における表面弾性波反射IDTの反射率の変化による表面弾性波の変化に基づいて受光素子が受光した光量を検出する無給電ワイヤレス式フォトセンサが開示されている。

産業上の利用分野


本発明は、無線通信を用いて物理的に離れた場所における種々の物理量を無給電で検出することができる無給電ワイヤレス式センサモジュールおよび同無給電ワイヤレス式センサモジュールを備えたワイヤレス式物理量検出システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
圧電効果を示す圧電体で構成されるとともに表面弾性波を伝播可能な圧電基板と、
無線送信される駆動信号を受信するとともに応答信号を無線送信するために電波と高周波電気信号とを相互に変換するアンテナと、
2つの第1櫛歯状電極のうちの一方が前記アンテナに接続された状態で前記2つの第1櫛歯状電極が前記圧電基板上で互いに対向配置されて前記高周波電気信号と前記表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換手段と、
外部から受ける物理量に応じてインピーダンスが変化するインピーダンス変化型センサと、
2つの第2櫛歯状電極のうちの一方が前記インピーダンス変化型センサにおける一方の端子に接続された状態で前記2つの第2櫛歯状電極が前記圧電基板上で互いに対向配置されて前記表面弾性波変換手段によって励振された前記表面弾性波を反射する表面弾性波反射手段とを備え、
前記表面弾性波変換手段、前記インピーダンス変化型センサおよび前記表面弾性波反射手段が電気的にフローティング状態で前記表面弾性波変換手段における他方の第1櫛歯状電極、前記表面弾性波反射手段における他方の第2櫛歯状電極および前記インピーダンス変化型センサにおける他方の端子が、互いに電気的に接続され、
前記表面弾性波反射手段における前記表面弾性波の反射率が前記インピーダンス変化型センサのインピーダンスにより変化することを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。



【請求項2】
請求項1に記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、
前記表面弾性波反射手段は、前記表面弾性波変換手段に対向する位置に設けられていることを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。

【請求項3】
請求項1または請求項2に記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、さらに、
前記圧電基板は、
前記表面弾性波変換手段と前記表面弾性波反射手段との間における前記表面弾性波の伝搬領域の外側領域に、前記表面弾性波変換手段および/または前記表面弾性波反射手段への前記表面弾性波の反射を防止するための反射防止部を有することを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。

【請求項4】
請求項3に記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、
前記反射防止部は、前記表面弾性波の伝搬方向に対して前記圧電基板の縁部が斜めに傾斜して形成されていることを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。

【請求項5】
請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1つに記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、
前記インピーダンス変化型センサは、前記物理量に応じて電荷を蓄える容量が変化する可変キャパシタ、前記物理量に応じてインダクタンスが変化する可変インダクタ、および前記物理量に応じて抵抗が変化する可変抵抗のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。

【請求項6】
請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、さらに、
導電性を有する材料で構成されて少なくとも前記圧電基板上に配置される前記他方の第1櫛歯電極および前記他方の第2櫛歯電極に対して対向配置される導電性基板を備え、
前記他方の第1櫛歯電極、前記他方の第2櫛歯電極および前記インピーダンス変化型センサにおける他方の端子が前記導電性基板を介して互いに電気的に接続されることを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。

【請求項7】
物理量の検出対象に設置される請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールと、
前記無給電ワイヤレス式センサモジュールに対して駆動信号を無線送信するとともに、前記無給電ワイヤレス式センサモジュールから無線送信される応答信号を受信して前記検出対象における前記物理量を検出するホスト装置とを備えたことを特徴とするワイヤレス式物理量検出システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011128560thum.jpg
出願権利状態 登録
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