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非接触信号伝送システムおよび方法

国内特許コード P120007564
整理番号 K035P06
掲載日 2012年5月21日
出願番号 特願2011-195674
公開番号 特開2012-079296
登録番号 特許第5896450号
出願日 平成23年9月8日(2011.9.8)
公開日 平成24年4月19日(2012.4.19)
登録日 平成28年3月11日(2016.3.11)
優先権データ
  • 特願2010-200735 (2010.9.8) JP
発明者
  • 一木 正聡
  • 須賀 唯知
  • 黒木 啓介
  • 鈴木 章夫
  • 伊藤 寿浩
  • 前田 龍太郎
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 国立研究開発法人産業技術総合研究所
発明の名称 非接触信号伝送システムおよび方法
発明の概要 【課題】センサユニットと信号処理ユニットとを着脱可能に接合することができ、容量結合によりセンサユニットから信号処理ユニットへ信号を伝送する、非接触信号伝送システムを提供することを目的とする。
【解決手段】
第1の電極と、前記第1の電極に電気的に接続された少なくとも1つのセンサ素子とを含むセンサユニットと、前記第1の電極と容量結合された第2の電極と、増幅器とを含む信号処理ユニットと、を備え、前記センサユニットと前記信号処理ユニットとは、着脱可能である、非接触信号伝送システムを提供する。
さらに、前記少なくとも1のセンサ素子が複数のセンサ素子である場合に、1または複数種類のセンサからなることを特徴とする非接触信号伝送システムを提供する。
【選択図】図3
産業上の利用分野



本発明は、非接触信号伝送システムに関するものであり、より詳細には、環境センシングや状態モニタリングにおける非接触信号伝送システムに関するものである。





最も一般にセンサは、環境や自然現象の機械的、電磁気的、熱的もしくは化学的状態を、入力として感知して、入力に相応する電気信号を出力するものであるから、しばしば、厳しい環境下で使用されるので、物理的、化学的に耐環境性を備えることのほか、ノイズの検出への影響を最小限に抑えると同時にセンサからの出力信号を適切に処理する回路部が必要である。





特に、MEMSセンサにおいては、小型化、複雑化が進む中、センサ素子自身以外の要素、例えば電気系である信号処理系を、MEMS内部に設けるのは得策ではない。また、信号処理ユニットは、センサから隔離して配置すれば、厳しい環境にさらされることもなく、その上電気回路であるから、化学的、機械的要素と異なり、比較的寿命が長い。一方、センサは、前述の通り、その目的から、耐環境性が要求されるが、それでも使用時間に伴い性能の劣化や故障を伴いやすく、比較的寿命が短いと言える。





また、センサユニットと信号処理ユニットを同一要素内に構成すると、信号処理ユニットの寿命が来る前にセンサユニットの寿命が来ると、全体として、使用不可能になってしまう。センサユニットと信号処理ユニットを分離して構成した場合、電線等を用いて電気的に直接接続すると、センサから電線をMEMSの外側まで引き出さなければならないこととなり、構造が複雑になってしまうという欠点があった。





また、電気的に非接触である信号伝送として光を用いた場合、伝送路が光透過性でなければないことに加え、光源および受光部に、電気・光および光・電気変換機構が必要になるという問題があった。(特許文献1)

特許請求の範囲 【請求項1】
複数の第1の電極と、当該複数の第1の電極に接続された複数の変調器と、当該複数の変調器に接続された複数のセンサ素子とを含むセンサユニットと、
複数の前記第1の電極と容量結合された1つの第2の電極と、当該第2の電極に接続された1つの増幅器と、当該増幅器に接続された1つの復調器を含む信号処理ユニットと、
を備え、
前記センサユニットと前記信号処理ユニットとは、着脱可能であることを特徴とする非接触信号伝送システム。

【請求項2】
前記第1の電極と前記第2の電極とが誘電体を挟んで平行に配置され、
前記第1の電極と前記第2の電極との間の最短距離が、前記誘電体の厚さより大きいことを特徴とする請求項1に記載の非接触信号伝送システム。

【請求項3】
前記第1の電極と前記第2の電極との中心間の距離が、前記誘電体の厚さの8倍以上であることを特徴とする請求項2に記載の非接触信号伝送システム。

【請求項4】
前記誘電体は透明であることを特徴とする請求項2または3に記載の非接触信号伝送システム。

【請求項5】
前記誘電体は板状であり、前記第1の電極と前記第2の電極の少なくともいずれか一方が当該板状誘電体の縁部に配置されることを特徴とする請求項4に記載の非接触信号伝送システム。

【請求項6】
前記複数のセンサ素子は、1または複数種類のセンサからなることを特徴とする請求項1から5いずれか一項に記載の非接触信号伝送システム。

【請求項7】
前記増幅器は、ブートストラップ回路を含み、10Ω以上の入力インピーダンスを有することを特徴とする請求項1から6いずれか一項に記載の非接触信号伝送システム。

【請求項8】
請求項1から7いずれか一項に記載の非接触信号伝送システムに使用される信号処理ユニット。

【請求項9】
請求項1から7いずれか一項に記載の非接触信号伝送システムに使用されるセンサユニット。

【請求項10】
請求項8に記載の信号処理ユニットを内蔵した移動体装置。

【請求項11】
請求項9に記載のセンサユニットを内蔵した移動体装置。

【請求項12】
非接触で信号を伝送する方法であって、
複数のセンサ素子から出力された信号を、該複数のセンサ素子に接続された複数の変調器を介して複数の第1の電極と信号部に接続された1つの第2の電極とが絶縁体を挟み着脱可能に配置されることで形成された容量結合を介して、当該第2の電極に接続された1つの増幅器と、当該増幅器に接続された1つの復調器を備えた信号処理部へ伝送することを特徴とする信号伝送方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011195674thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ ナノシステムと機能創発 領域
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