JP7665134B2 - DETECTION APPARATUS AND DETECTION METHOD - Google Patents
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Description
この発明は、検出装置および検出方法に関する。 This invention relates to a detection device and a detection method.
従来、特許文献１に記載された検出素子が知られている。図３６は、特許文献１に記載された検出素子の断面図である。図３６を参照して、検出素子１００は、基板１０１～１０３と、振動子１０４と、アンテナ１０５～１０８とを備える。基板１０１は、凹部１１１と、支持部材１１２とを有する。基板１０２は、貫通孔を有する。基板１０３は、凹部１３１と、支持部材１３２と、送廃液口１３３とを有する。その結果、基板１０３を積層することによって空間部ＳＰが形成される。
Conventionally, a detection element described in
支持部材１１２は、基板１０１を厚み方向に貫通し、凹部１１１の底面１１１Ａから凹部１３１の底面１３１Ａへ向かって突出している。そして、支持部材１１２は、金属からなる。
The
支持部材１３２は、凹部１３１の底面１３１Ａから凹部１１１の底面１１１Ａへ向かって突出している。支持部材１３２（１３２ｃ）は、基板１０３を厚み方向に貫通する。支持部材１３２（１３２ａ），１３２（１３２ｂ）は、基板１０３と同じ材料からなり、支持部材１３２（１３２ｃ）は、金属からなる。
The
支持部材１１２，１３２の各々は、円柱形状からなる。送廃液口１３３は、基板１０３の外表面から凹部１３１の底面１３１Ａに至るまで基板１０３を厚み方向に貫通する。
Each of the
アンテナ１０５は、底面１１１Ａおよび支持部材１１２を覆うように凹部１１１内に配置され、導電性薄膜からなる。
The
アンテナ１０６は、基板１０１において、凹部１１１の底面１１１Ａと反対側の表面に配置され、支持部材１１２に接する。その結果、アンテナ１０６は、アンテナ１０５に電気的に接続される。そして、アンテナ１０６は、アンテナ１０５と同じ導電性薄膜からなる。
The antenna 106 is disposed on the surface of the
アンテナ１０７は、底面１３１Ａおよび支持部材１３２を覆うように凹部１３１内に配置される。そして、アンテナ１０７は、アンテナ１０５と同じ導電性薄膜からなる。
アンテナ１０８は、基板１０３において、凹部１３１の底面１３１Ａと反対側の表面に配置され、支持部材１３２（１３２ｃ）に接する。その結果、アンテナ１０８は、アンテナ１０７に電気的に接続される。
The
振動子１０４は、例えば、アンテナ７に接して配置される。
The
検出素子１００においては、アンテナ１０５，１０６によって電磁場が振動子１０４に印加されると、振動子１０４が共振周波数で振動し、アンテナ１０７，１０８は、振動子１０４の振動信号からなる受信信号を検出する。
In the
検出対象物が振動子１０４に付着すると、振動子１０４の共振周波数が時間とともに減衰するので、振動子１０４の振動信号からなる受信信号に基づいて、共振周波数の減衰量（変化量）を検出して検出対象物を検出する。
When an object to be detected adheres to the
特許文献１においては、アンテナ１０５，１０６を介して電磁場を振動子１０４に印加することが記載されているが、電磁場を検出素子１００に供給する方法については、記載されていないため、電磁場の供給源を検出素子１００内に設けずに、検出素子１００によって検出対象物を検出できるか否かは、不明である。
そこで、この発明の実施の形態によれば、電磁場の供給源を備えない検出素子を用いて検出対象物を検出可能な検出装置を提供する。 Therefore, according to an embodiment of the present invention, a detection device is provided that can detect an object to be detected using a detection element that does not have an electromagnetic field source.
また、この発明の実施の形態によれば、電磁場の供給源を備えない検出素子を用いて検出対象物を検出可能な検出方法を提供する。 In addition, according to an embodiment of the present invention, a detection method is provided that can detect an object to be detected using a detection element that does not have an electromagnetic field source.
（構成１）
この発明の実施の形態によれば、検出装置は、Ｍ（Ｍは、１以上の整数）個の検出素子と、送受信装置と、検出回路とを備える。Ｍ個の検出素子の各々は、振動子と、第１の受信アンテナと、第１の送信アンテナとを含む。送受信装置は、Ｍ個の検出素子にそれぞれ含まれる振動子の個数をそれぞれｎ１，ｎ２，・・・，ｎＭ（ｎ１，ｎ２，・・・，ｎＭの各々は、１以上の整数）としたとき、Ｍ個の検出素子におけるＮ（Ｎは、１以上の整数であり、Ｎ＝ｎ１＋ｎ２＋・・・＋ｎＭを満たす。）個の振動子のそれぞれを共振周波数で振動させる電磁場を発生する発生回路と、発生回路によって発生された電磁場をＭ個の検出素子におけるＭ個の第１の受信アンテナへ無線給電する第２の送信アンテナと、Ｍ個の検出素子におけるＭ個の第１の送信アンテナからＭ個の検出素子におけるＭ個の受信信号を無線によって受信する第２の受信アンテナとを含む。検出回路は、第２の受信アンテナによって受信されたＭ個の受信信号に基づいて検出対象物を検出する。そして、Ｍ個の受信信号の各々は、５０ＭＨｚ以上の共振周波数で振動する振動波形からなる。Ｍ個の第１の受信アンテナは、第２の送信アンテナから無線給電された電磁場を受信し、その受信した電磁場に基づいた振動電場をそれぞれｎ１個の振動子、ｎ２個の振動子、・・・、およびｎＭ個の振動子に印加する。Ｍ個の検出素子におけｎ１個の振動子、ｎ２個の振動子、・・・、およびｎＭ個の振動子は、共振周波数で振動可能に支持されるとともに、振動電場が印加されると、Ｍ個の受信信号を発生する。Ｍ個の第１の送信アンテナは、ｎ１個の振動子、ｎ２個の振動子、・・・、およびｎＭ個の振動子によって発生されたＭ個の受信信号を無線によって第２の受信アンテナへ送信する。検出回路は、第２の受信アンテナによって受信されたＭ個の受信信号に基づいて、１個の受信信号における共振周波数の変化量を検出することによって検出対象物を検出する検出処理をＭ個の受信信号の全てについて実行する。
(Configuration 1)
According to an embodiment of the present invention, the detection device includes M (M is an integer equal to or greater than 1) detection elements, a transmission/reception device, and a detection circuit. Each of the M detection elements includes a vibrator, a first receiving antenna, and a first transmitting antenna. The transmission/reception device includes a generating circuit that generates an electromagnetic field that vibrates each of the N ( N is an integer equal to or greater than 1, and N= n1 + n2 +...+ nM ) vibrators in the M detection elements at a resonant frequency when the number of vibrators included in each of the M detection elements is n1, n2,..., nM (each of n1 , n2 ,..., nM is an integer equal to or greater than 1), a second transmitting antenna that wirelessly feeds the electromagnetic field generated by the generating circuit to the M first receiving antennas in the M detection elements, and a second receiving antenna that wirelessly receives M reception signals in the M detection elements from the M first transmitting antennas in the M detection elements. The detection circuit detects the detection target based on the M reception signals received by the second receiving antenna. Each of the M reception signals is composed of a vibration waveform that vibrates at a resonant frequency of 50 MHz or more. The M first receiving antennas receive an electromagnetic field wirelessly fed from the second transmitting antenna, and apply an oscillating electric field based on the received electromagnetic field to n 1 transducers, n 2 transducers, ..., and n M transducers, respectively. The n 1 transducers, n 2 transducers, ..., and n M transducers in the M detection elements are supported so as to be vibrated at a resonant frequency, and generate M reception signals when an oscillating electric field is applied. The M first transmitting antennas wirelessly transmit the M reception signals generated by the n 1 transducers, n 2 transducers, ..., and n M transducers to the second receiving antenna. The detection circuit performs a detection process for all M received signals received by the second receiving antenna, detecting the amount of change in resonant frequency in one received signal to detect the object to be detected.
（構成２）
構成１において、ｎ１個の振動子、ｎ２個の振動子、・・・、およびｎＭ個の振動子を、それぞれ、第１の振動子、第２の振動子、・・・、および第Ｍの振動子としたとき、Ｍ個の受信信号は、第１の振動子、第２の振動子、・・・、および第Ｍの振動子が振動電場に起因して振動するときの第１の振動波形からなるＭ個の検出素子におけるＭ個の第１の受信信号と、第１の振動子、第２の振動子、・・・、および第Ｍの振動子が検出対象物の影響を受けて振動するときの第２の振動波形からなるＭ個の検出素子におけるＭ個の第２の受信信号とを含む。第２の受信アンテナは、Ｍ個の第１の受信信号を受信した後に、Ｍ個の第２の受信信号を受信する。検出回路は、Ｍ個の第１の受信信号に基づいて第１の振動子、第２の振動子、・・・、および第Ｍの振動子のＭ個の第１の共振周波数を求める処理を実行し、Ｍ個の第２の受信信号に基づいて第１の振動子、第２の振動子、・・・、および第Ｍの振動子のＭ個の第２の共振周波数を求める処理を実行し、第１の共振周波数から第２の共振周波数を減算した共振周波数の変化量を求める処理をＭ個の第１および第２の共振周波数の全てについて実行してＭ個の共振周波数の変化量を求める処理を実行し、１個の共振周波数の変化量に基づいて検出対象物を検出する処理をＭ個の共振周波数の変化量の全てについて実行してＭ個の検出素子における検出対象物を検出する処理を実行する。
(Configuration 2)
In the
（構成３）
構成１または構成２において、Ｍ個の検出素子の各々において、第１の受信アンテナおよび第１の送信アンテナは、１個のアンテナである第１のアンテナ部材からなる。第２の送信アンテナおよび第２の受信アンテナは、第１のアンテナ部材と異なる１個のアンテナである第２のアンテナ部材からなる。第２のアンテナ部材は、発生回路によって発生された電磁場を、一定期間、Ｍ個の検出素子におけるＭ個の第１のアンテナ部材へ無線給電し、電磁場のＭ個の第１のアンテナ部材への無線給電を停止した後、Ｍ個の第１のアンテナ部材からＭ個の受信信号を無線によって受信する。Ｍ個の検出素子において、Ｍ個の第１のアンテナ部材は、第２のアンテナ部材によって無線給電された電磁場を受信し、その受信した電磁場に基づいた振動電場を、一定期間、ｎ１個の振動子、ｎ２個の振動子、・・・、およびｎＭ個の振動子にそれぞれ印加し、振動電場のｎ１個の振動子、ｎ２個の振動子、・・・、およびｎＭ個の振動子への印加を停止した後、ｎ１個の振動子、ｎ２個の振動子、・・・、およびｎＭ個の振動子によって発生されたＭ個の受信信号を無線によって第２のアンテナ部材へ送信する。
(Configuration 3)
In the
（構成４）
構成３において、第１のアンテナ部材の形状は、棒形状、または振動子の平面に対向する平面における渦巻形状である。
(Configuration 4)
In
（構成５）
構成１または構成２において、Ｍ個の検出素子の各々において、第１の受信アンテナは、１個のアンテナである第１のアンテナ部材からなり、第１の送信アンテナは、各々が第１のアンテナ部材と異なり、かつ、ｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子に対応して設けられたｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の第２のアンテナ部材からなる。第２の送信アンテナは、第３のアンテナ部材からなり、第２の受信アンテナは、第３のアンテナ部材と異なる第４のアンテナ部材からなる。第３のアンテナ部材は、発生回路によって発生された電磁場をＭ個の検出素子におけるＭ個の第１のアンテナ部材へ無線給電する。第４のアンテナ部材は、Ｍ個の受信信号をＭ個の検出素子におけるｎ１個の第２のアンテナ部材、ｎ２個の第２のアンテナ部材、・・・、およびｎＭ個の第２のアンテナ部材から無線によって受信する。Ｍ個の検出素子の各々において、第１のアンテナ部材は、第３のアンテナ部材によって無線給電された電磁場を受信し、その受信した電磁場に基づいた振動電場をｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子に印加する。Ｍ個の検出素子の各々において、ｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の第２のアンテナ部材は、ｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子によって発生された受信信号を無線によって第４のアンテナ部材へ送信する。
(Configuration 5)
In
（構成６）
構成５において、第１のアンテナ部材の形状は、棒形状、または振動子の平面に対向する平面における渦巻形状であり、ｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の第２のアンテナ部材の各々は、棒形状、または振動子の平面に対向する平面における渦巻形状である。
(Configuration 6)
In
（構成７）
構成１から構成６のいずれかにおいて、Ｍ個の検出素子の各々において、ｎｍ（ｎｍは、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子は、相互に異なるｎｍ（ｎｍは、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の共振周波数でそれぞれ振動するｎｍ（ｎｍは、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動波形が重畳された重畳振動波形からなる重畳受信信号を受信信号として発生する。Ｍ個の検出素子の各々において、第１の送信アンテナは、重畳受信信号を受信信号として無線によって第２の受信アンテナへ送信する。検出回路は、第２の受信アンテナによって受信されたＭ個の受信信号であるＭ個の重畳受信信号のうちの１個の重畳受信信号に基づいてｎｍ（ｎｍは、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動波形を検出し、その検出したｎｍ（ｎｍは、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動波形のうちの１つの振動波形に基づいて検出処理を実行することをｎｍ（ｎｍは、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動波形の全てについて実行して相互に異なるｎｍ（ｎｍは、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の検出対象物を検出することをｍ＝１～Ｍの全てについて実行し、相互に異なるＮ（Ｎは、２以上の整数）個の検出対象物を検出する。
(Configuration 7)
In any of
（構成８）
構成７において、Ｎ（Ｎは、２以上の整数）個の検出対象物は、応力、圧力、ガス、生体物質および温度の少なくとも２つを含む。
(Configuration 8)
In
（構成９）
構成１から構成８のいずれかにおいて、Ｍ個の検出素子は、人が立ち入ることができない建物内に設置される。
(Configuration 9)
In any of
（構成１０）
構成１から構成８のいずれかにおいて、Ｍ個の検出素子は、構造物の内部に設置される。
(Configuration 10)
In any of
（構成１１）
構成１から構成８のいずれかにおいて、Ｍ個の検出素子は、生体内に設置される。
(Configuration 11)
In any of
（構成１２）
構成１から構成１１のいずれかにおいて、Ｍ個の検出素子の各々は、基材と、第１の支持部材と、第２の支持部材と、第１の送信アンテナと、第１の受信アンテナと、ｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子とを含む。基材は、第１の面と第１の面に対向する第２の面とを有する空間部を含む。第１の支持部材は、空間部の第１の面から第２の面の方向へ突出する。第２の支持部材は、空間部の第２の面から第１の面の方向へ突出する。第１の送信アンテナおよび第１の受信アンテナは、空間部内において第１および第２の面の少なくとも１つの面側に配置される。ｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子は、空間部内において振動可能に第１の送信アンテナおよび／または第１の受信アンテナに接して配置される。第１の支持部材または第２の支持部材は、ｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子が第１の面または第２の面に接触するのを防止するようにｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子を支持する。
(Configuration 12)
In any one of
（構成１３）
また、この発明の実施の形態によれば、検出方法は、
Ｍ（Ｍは、１以上の整数）個の検出素子にそれぞれ含まれる振動子の個数をそれぞれｎ１，ｎ２，・・・，ｎＭ（ｎ１，ｎ２，・・・，ｎＭの各々は、１以上の整数）としたとき、Ｍ個の検出素子におけるＮ（Ｎは、１以上の整数であり、Ｎ＝ｎ１＋ｎ２＋・・・＋ｎＭを満たす。）個の振動子のそれぞれを共振周波数で振動させる電磁場を送信アンテナによってＭ個の検出素子に無線給電する第１のステップと、
ｎ１個の振動子、ｎ２個の振動子、・・・、およびｎＭ個の振動子が電磁場に基づいた振動電場の印加に応じてそれぞれ５０ＭＨｚ以上の共振周波数で振動するときの振動波形からなるＭ個の受信信号を受信アンテナによってＭ個の検出素子から受信する第２のステップと、
Ｍ個の受信信号に基づいて、１個の受信信号における共振周波数の変化量を検出することによって検出対象物を検出する処理を検出回路によってＭ個の受信信号の全てについて実行する第３のステップとを備える。
(Configuration 13)
According to an embodiment of the present invention, the detection method includes:
a first step of wirelessly feeding, via a transmitting antenna, an electromagnetic field that vibrates each of N (N is an integer equal to or greater than 1 and satisfies N = n1 + n2 +...+ nM ) oscillators in the M detection elements at a resonant frequency, where the number of oscillators included in each of M detection elements ( M is an integer equal to or greater than 1) is n1, n2 , ..., nM (each of n1, n2 , ..., nM is an integer equal to or greater than 1), to the M detection elements;
a second step of receiving M reception signals from the M detection elements by a receiving antenna, the M reception signals being vibration waveforms obtained when the n 1 transducers, the n 2 transducers, ..., and the n M transducers vibrate at a resonant frequency of 50 MHz or more in response to application of an oscillating electric field based on an electromagnetic field;
and a third step of detecting the object to be detected by detecting the amount of change in resonant frequency in one of the M received signals based on the M received signals using the detection circuit for all of the M received signals.
（構成１４）
構成１３において、ｎ１個の振動子、ｎ２個の振動子、・・・、およびｎＭ個の振動子を、それぞれ、第１の振動子、第２の振動子、・・・、および第Ｍの振動子としたとき、Ｍ個の受信信号は、第１の振動子、第２の振動子、・・・、および第Ｍの振動子が振動電場に起因して振動するときの第１の振動波形からなるＭ個の検出素子におけるＭ個の第１の受信信号と、第１の振動子、第２の振動子、・・・、および第Ｍの振動子が検出対象物の影響を受けて振動するときの第２の振動波形からなるＭ個の検出素子におけるＭ個の第２の受信信号とを含む。第２のステップにおいて、Ｍ個の第１の受信信号が受信アンテナによって受信された後に、Ｍ個の第２の受信信号が受信アンテナによって受信される。
(Configuration 14)
In the configuration 13, when the n1 transducers, the n2 transducers, ..., and the nM transducers are respectively the first transducer, the second transducer, ..., and the Mth transducer, the M reception signals include M first reception signals in the M detection elements consisting of a first vibration waveform when the first transducer, the second transducer, ..., and the Mth transducer vibrate due to an oscillating electric field, and M second reception signals in the M detection elements consisting of a second vibration waveform when the first transducer, the second transducer, ..., and the Mth transducer vibrate under the influence of the detection object. In the second step, after the M first reception signals are received by the receiving antenna, the M second reception signals are received by the receiving antenna.
第３のステップは、
Ｍ個の第１の受信信号に基づいて第１の振動子、第２の振動子、・・・、および第Ｍの振動子のＭ個の第１の共振周波数を求める処理を検出回路によって実行する第１のサブステップと、
Ｍ個の第２の受信信号に基づいて第１の振動子、第２の振動子、・・・、および第Ｍの振動子のＭ個の第２の共振周波数を求める処理を検出回路によって実行する第２のサブステップと、
第１の共振周波数から第２の共振周波数を減算した共振周波数の変化量を求める処理をＭ個の第１および第２の共振周波数の全てについて実行してＭ個の共振周波数の変化量を求める処理を検出回路によって実行する第３のサブステップと、
１個の共振周波数の変化量に基づいて検出対象物を検出する処理をＭ個の共振周波数の変化量の全てについて実行してＭ個の検出素子における検出対象物を検出する処理を検出回路によって実行する第４のサブステップとを含む。
The third step is:
a first sub-step of executing a process of determining M first resonant frequencies of the first transducer, the second transducer, ..., and the Mth transducer based on the M first received signals by a detection circuit;
a second sub-step of executing, by a detection circuit, a process of determining M second resonant frequencies of the first transducer, the second transducer, ..., and the Mth transducer based on the M second received signals;
a third sub-step of executing, by a detection circuit, a process of calculating a change amount of a resonance frequency obtained by subtracting the second resonance frequency from the first resonance frequency for all of the M first and second resonance frequencies to calculate a change amount of the M resonance frequencies;
and a fourth substep of detecting the object to be detected based on the amount of change in one resonant frequency for all of the M amounts of change in the resonant frequency, thereby detecting the object to be detected in the M detection elements by the detection circuit.
（構成１５）
構成１３または構成１４の第１のステップにおいて、電磁場は、振動子の共振周波数よりも高い周波数の搬送波に重畳されてＭ個の検出素子に無線給電される。
(Configuration 15)
In the first step of configuration 13 or
（構成１６）
構成１３から構成１５のいずれかの第１のステップにおいて、電磁場は、送信アンテナおよび受信アンテナを構成し、かつ、１個のアンテナである送受信アンテナによって、一定期間、Ｍ個の検出素子に無線給電され、第２のステップにおいて、Ｍ個の受信信号は、一定期間が経過した後に、送受信アンテナによって受信される。
(Configuration 16)
In a first step of any of configurations 13 to 15, an electromagnetic field is wirelessly fed to M detection elements for a certain period of time by a single antenna, the transmitting/receiving antenna, which constitutes a transmitting antenna and a receiving antenna, and in a second step, M receiving signals are received by the transmitting/receiving antenna after the certain period has elapsed.
（構成１７）
構成１３または構成１６のいずれかにおいて、Ｍ個の検出素子の各々において、ｎｍ（ｎｍは、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子は、共振周波数が相互に異なる複数の振動子からなる。
(Configuration 17)
In either configuration 13 or
電磁場の供給源を備えない検出素子を用いて検出対象物を検出できる。 The object to be detected can be detected using a detection element that does not have an electromagnetic field source.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 The embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same or corresponding parts in the drawings are given the same reference numerals and their description will not be repeated.
[実施の形態１]
図１は、この発明の実施の形態１による検出装置の概略図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１による検出装置１０は、送受信装置１と、検出回路２と、Ｍ（Ｍは、１以上の整数）個の検出素子３－１～３－Ｍとを備える。
[Embodiment 1]
Fig. 1 is a schematic diagram of a detection device according to
送受信装置１は、本体部１１と、送信アンテナ１２と、受信アンテナ１３とを含む。本体部１１は、振動子を共振周波数で振動させるための電磁場ＥＷを発生する発生回路と、振動子の振動波形からなる受信信号を受信する受信回路とを内蔵する。電磁場ＥＷは、例えば、５０ＭＨｚ以上の周波数で振動する電磁場である。
The transmitting/
送信アンテナ１２は、ケーブル１４によって本体部１１の発生回路に電気的に接続される。受信アンテナ１３は、ケーブル１５によって本体部１１の受信回路に電気的に接続される。
The transmitting antenna 12 is electrically connected to the generating circuit of the
送信アンテナ１２は、ケーブル１４を介して発生回路から電磁場ＥＷが供給されると、電磁場ＥＷをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電する。この場合、送信アンテナ１２は、一定期間、電磁場ＥＷをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電し、一定期間が経過すると、電磁場ＥＷのＭ個の検出素子３－１～３－Ｍへの無線給電を停止してもよい。また、送信アンテナ１２は、検出対象物の検出期間中、電磁場ＥＷのＭ個の検出素子３－１～３－Ｍへの無線給電を継続してもよい。
When the electromagnetic field EW is supplied from the generating circuit via the
受信アンテナ１３は、Ｍ個の検出素子３－１～３－ＭからＭ個の受信信号を無線によって受信し、ケーブル１５を介してＭ個の受信信号を本体部１１の受信回路へ供給する。
The receiving antenna 13 wirelessly receives M reception signals from the M detection elements 3-1 to 3-M, and supplies the M reception signals to the receiving circuit of the
本体部１１の受信回路は、受信アンテナ１３からＭ個の受信信号を受信し、ケーブル１６を介してＭ個の受信信号を検出回路２へ供給する。
The receiving circuit of the
検出回路２は、本体部１１の受信回路からケーブル１６を介してＭ個の受信信号を受け、その受けたＭ個の受信信号に基づいて、後述する方法によって、検出素子３－１～３－Ｍにおける検出対象物を検出する。
The
Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍの各々は、振動子を内蔵する。Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍは、送受信装置１の送信アンテナ１２からの電磁場ＥＷが届く領域において、相互に異なる位置に配置される。そして、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍは、送受信装置１の送信アンテナ１２によって電磁場ＥＷが無線給電されると、その無線給電された電磁場ＥＷに基づいて電場Ｅを振動子に印加し、振動子の振動波形からなる受信信号を無線によって送受信装置１の受信アンテナ１３へ送信する。
Each of the M detection elements 3-1 to 3-M incorporates a vibrator. The M detection elements 3-1 to 3-M are arranged at mutually different positions in an area where the electromagnetic field EW from the transmitting antenna 12 of the
図２は、図１に示す検出素子３－１の斜視図である。図３は、図２に示す線ＩＩＩ－ＩＩＩ間における検出素子３－１の断面図である。図４は、図２に示すＡ方向から見た検出素子３－１の平面図である。なお、図２および図４においては、アンテナが省略されている。また、図２においては、見易くするために振動子２４の外形だけが示されている。
Figure 2 is a perspective view of the detection element 3-1 shown in Figure 1. Figure 3 is a cross-sectional view of the detection element 3-1 taken along line III-III in Figure 2. Figure 4 is a plan view of the detection element 3-1 as viewed from direction A in Figure 2. Note that the antenna is omitted in Figures 2 and 4. Also, in Figure 2, only the outline of the
図２から図４を参照して、検出素子３－１は、基板２１～２３と、振動子２４と、アンテナ２５～２８とを備える。
Referring to Figures 2 to 4, the detection element 3-1 includes
基板２１は、凹部２１１と、支持部材２１２とを有する。基板２３は、凹部２３１と、支持部材２３２と、送廃液口２３３とを有する。支持部材２１２は、基板２１を厚み方向に貫通し、凹部２１１の底面２１１Ａから凹部２３１の底面２３１Ａへ向かって突出している。そして、支持部材２１２は、金属からなり、例えば、タングステン（Ｗ）からなる。なお、支持部材２１２は、Ｗ以外の金属からなっていてもよい。
The
支持部材２３２は、凹部２３１の底面２３１Ａから凹部２１１の底面２１１Ａへ向かって突出している。なお、支持部材２３２（２３２ｃ）は、基板２３を厚み方向に貫通する。そして、支持部材２３２（２３２ａ），２３２（２３２ｂ）は、基板２３と同じ材料からなり、支持部材２３２（２３２ｃ）は、金属からなり、例えば、Ｗからなる。なお、支持部材２３２（２３２ｃ）は、Ｗ以外の金属からなっていてもよい。
The
基板２３の凹部２３１は、基板２１の凹部２１１に対向している。支持部材２１２，２３２の各々は、例えば、円柱形状からなる。送廃液口２３３は、基板２３の外表面から凹部２３１の底面２３１Ａに至るまで基板２３を厚み方向に貫通する。
The
アンテナ２５は、底面２１１Ａおよび支持部材２１２を覆うように凹部２１１内に配置される。そして、アンテナ２５は、導電性薄膜からなる。より具体的には、アンテナ２５は、密着層／電極層の積層構造からなる。そして、密着層は、例えば、チタン（Ｔｉ）またはクロム（Ｃｒ）からなり、電極層は、例えば、金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）からなる。
The
アンテナ２６は、基板２１において、凹部２１１の底面２１１Ａと反対側の表面に配置され、支持部材２１２に接する。そして、アンテナ２６は、図３の紙面において、基板２１～２３の面内方向に沿って基板２１～２３よりも右側に突出している。その結果、支持部材２１２は、金属からなるので、アンテナ２６は、アンテナ２５に電気的に接続される。また、アンテナ２６は、アンテナ２５と同じ導電性薄膜からなる。
The
アンテナ２７は、底面２３１Ａおよび支持部材２３２を覆うように凹部２３１内に配置される。そして、アンテナ２７は、アンテナ２５と同じ導電性薄膜からなる。
The
アンテナ２８は、基板２３において、凹部２３１の底面２３１Ａと反対側の表面に配置され、支持部材２３２（２３２ｃ）に接する。そして、アンテナ２８は、図３の紙面において、基板２１～２３の面内方向に沿って基板２１～２３よりも右側に突出している。その結果、支持部材２３２（２３２ｃ）は、金属からなるので、アンテナ２８は、アンテナ２７に電気的に接続される。そして、アンテナ２８は、アンテナ２５と同じ導電性薄膜からなる。
The
基板２１は、陽極接合によって基板２２の一方の面に接合される。基板２３は、凹部２３１が凹部２１１に対向するように陽極接合によって基板２２の他方の面に接合される。その結果、基板２２および凹部２２１，２３１によって空間部ＳＰが形成される。
振動子２４は、例えば、流線形の平面形状を有し、例えば、水晶からなる。そして、振動子２４は、例えば、３６ｍｍ２の面積を有する。振動子２４は、軸Ｘ１に対して対称になるように空間部ＳＰ内に配置される。振動子２４は、空間部ＳＰ内において、支持部材２３２を覆うアンテナ２７に接して配置されるとともに支持部材２１２を覆うアンテナ２５の極近傍に配置される。図３においては、３個の支持部材２１２が図示されているが、実際には、図２，４に示すように、３個よりも多くの支持部材２１２が凹部２１１内に形成されている。支持部材２３２についても同様である。そして、Ｎ１個の支持部材２１２およびＮ２個の支持部材２３２が設けられる。Ｎ１個およびＮ２個の各々は、振動子２４が撓みによって凹部２１１の底面２１１Ａまたは凹部２３１の底面２３１Ａに接触するのを防止することができる個数である。Ｎ１個の具体的な数値は、振動子２４が撓みによって凹部２１１の底面２１１Ａに接触するのを防止することができるように支持部材２１２間の距離を考慮して決定され、Ｎ２個の具体的な数値は、振動子２４が撓みによって凹部２３１の底面２３１Ａに接触するのを防止することができるように支持部材２３２間の距離を考慮して決定される。なお、Ｎ１およびＮ２は、相互に同じであってもよく、相互に異なっていてもよい。
The
空間部ＳＰは、流線形の平面形状を有する。即ち、空間部ＳＰは、振動子２４の平面形状と相似な平面形状を有する。そして、空間部ＳＰは、軸Ｘ１に対して対称になるように配置される。空間部ＳＰには、例えば、４個の突出部ＰＲＪ１～ＰＲＪ４が配置されている。そして、突出部ＰＲＪ１～ＰＲＪ４は、空間部ＳＰの内側に向かって突出している。振動子２４は、４個の突出部ＰＲＪ１～ＰＲＪ４に接するように空間部ＳＰ内に配置される。振動子２４が４個の突出部ＰＲＪ１～ＰＲＪ４に接することによって、検査対象の液体が空間部ＳＰ内に導入されても、振動子２４が底面２１１Ａ，２３１Ａと平行な方向に移動するのを抑制できる（図４参照）。
The space SP has a streamlined planar shape. In other words, the space SP has a planar shape similar to that of the
空間部ＳＰが流線形の平面形状を有するので、例えば、検出対象物を含む液体は、導入口２１５および流路２１３を経て空間部ＳＰへ入ると、空間部ＳＰの全体に広がって空間部ＳＰ内を流れ、流路２１４を経て排出口２１６へ到達する。従って、空間部ＳＰの平面形状を流線形にすることによって、検出対象物を含む液体が空間部ＳＰ内で滞留するのを抑制できる。その結果、振動子２４の平面部分の全体によって検出対象物を検出できる。
Since the space SP has a streamlined planar shape, for example, when a liquid containing the detection target enters the space SP via the
図３においては、例えば、振動子２４がアンテナ２７に接するように配置されている。この場合、振動子２４とアンテナ２５との間隔は、例えば、５μｍである。なお、検出素子３－１のアンテナ２６が下地に接して配置された場合、振動子２４がアンテナ２５に接して配置され、この場合、振動子２４とアンテナ２７との間隔は、５μｍである。このように、検出素子３－１においては、振動子２４は、アンテナ２５（またはアンテナ２７）に接して配置されるか、アンテナ２７（またはアンテナ２５）の極近傍に配置される。
In FIG. 3, for example, the
基板２１～２３が相互に接合されることによって、流路２１３，２１４、導入口２１５および排出口２１６が形成される。
By joining the
流路２１３は、一方端が導入口２１５に連通し、他方端が空間部ＳＰに連通する。流路２１４は、一方端が排出口２１６に連通し、他方端が空間部ＳＰに連通する。導入口２１５は、流路２１３の一方端に連通する。排出口２１６は、流路２１４の一方端に連通する。
One end of the
基板２１，２３の各々は、例えば、ガラスからなる。基板２２は、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる。振動子２４の厚みは、一般的には、１０μｍよりも薄く、例えば、３μｍである。
Each of the
検出素子３－１において、アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）は、送受信装置１の送信アンテナ１２によって電磁場ＥＷが無線給電されると、その無線給電された電磁場ＥＷに基づいた電場Ｅを振動子２４に印加する。
In the detection element 3-1, when an electromagnetic field EW is wirelessly fed by the transmitting antenna 12 of the transmitting/
振動子２４は、アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）によって電場Ｅが印加されると、振動する。アンテナ２５，２６が電場Ｅを振動子２４に印加した場合、アンテナ２７，２８は、振動子２４が電場Ｅによって振動したときの振動波形からなる受信信号を受信する。また、アンテナ２７，２８が電場Ｅを振動子２４に印加した場合、アンテナ２５，２６は、振動子２４が電場Ｅによって振動したときの振動波形からなる受信信号を受信する。従って、検出素子３－１においては、アンテナ２５，２６によって電場Ｅを振動子２４に印加し、アンテナ２７，２８によって振動子２４の振動波形からなる受信信号を受信してもよく、アンテナ２７，２８によって電場Ｅを振動子２４に印加し、アンテナ２５，２６によって振動子２４の振動波形からなる受信信号を受信してもよい。
The
アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）によって電場Ｅを振動子２４に印加し、アンテナ２７，２８（またはアンテナ２５，２６）によって振動子２４の振動波形からなる受信信号を受信する場合、検出対象物を含む液体が空間部ＳＰ内に導入され、振動子２４の振動が微弱であっても、振動子２４は、アンテナ２５（またはアンテナ２７）に接して配置されるか、アンテナ２７（またはアンテナ２５）の極近傍に配置されるので、振動子２４の振動波形からなる受信信号を確実に検出できる。
When an electric field E is applied to the
基板２１の厚みＤ１は、例えば、２５０μｍであり、基板２２の厚みＤ２は、例えば、数μｍ～数十μｍであり、基板２３の厚みＤ３は、例えば、２５０μｍである。
The thickness D1 of the
空間部ＳＰの幅（図３の紙面の左右方向の寸法）は、例えば、２ｍｍであり、空間部ＳＰの高さ（図３の紙面の上下方向の寸法）は、例えば、５０μｍである。図３の紙面に垂直な方向における空間部ＳＰの長さは、例えば、２．９ｍｍである。支持部材２１２の底面２１１Ａからの高さ（図３の紙面の上下方向の寸法）および支持部材２３２の底面２３１Ａからの高さ（図３の紙面の上下方向の寸法）は、例えば、５μｍである。
The width of the space SP (the dimension in the left-right direction on the paper of FIG. 3) is, for example, 2 mm, and the height of the space SP (the dimension in the up-down direction on the paper of FIG. 3) is, for example, 50 μm. The length of the space SP in the direction perpendicular to the paper of FIG. 3 is, for example, 2.9 mm. The height from the
なお、図１に示す検出素子３－２～３－Ｍの各々も、図２～図４において説明した検出素子３－１と同じ構造からなり、検出素子３－２～３－Ｍの各々において、振動子２４への電場Ｅの印加および振動子２４からの受信信号の受信も、図２～図４において説明した検出素子３－１における振動子２４への電場Ｅの印加および振動子２４からの受信信号の受信と同じである。
Each of the detection elements 3-2 to 3-M shown in FIG. 1 has the same structure as the detection element 3-1 described in FIG. 2 to FIG. 4, and in each of the detection elements 3-2 to 3-M, the application of the electric field E to the
図５は、図３に示すアンテナ２６，２８の形状を示す図である。図５の（ａ）を参照して、アンテナ２６，２８の各々は、棒形状のアンテナからなる。また、図５の（ｂ）を参照して、アンテナ２６，２８の各々は、金属線を渦巻状に巻いた渦巻形状のアンテナからなる。渦巻形状のアンテナは、振動子２４の平面（上面または底面）に対向する平面における渦巻形状を有する。更に、図５の（ｃ）を参照して、アンテナ２６，２８の各々は、金属平板を折り畳んだ折畳構造のアンテナからなる。ここで、金属平板を折り畳む方向は、振動子２４の平面（上面または底面）に垂直な方向である。
Figure 5 is a diagram showing the shapes of the
このように、アンテナ２６，２８の各々は、棒形状のアンテナ、渦巻形状のアンテナおよび折畳構造のアンテナのいずれかからなる。
Thus, each of
そして、アンテナ２６，２８は、相互に同じ形状のアンテナからなっていてもよく、相互に異なる形状のアンテナからなっていてもよい。
The
図６から図１１は、それぞれ、図２から図４に示す検出素子３－１の製造方法を示す第１から第６の工程図である。 Figures 6 to 11 are first to sixth process diagrams showing the manufacturing method of the detection element 3-1 shown in Figures 2 to 4, respectively.
なお、図６および図７は、ガラスプロセスの工程図を示し、図８は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板プロセスを示し、図９および図１０は、水晶プロセスを示し、図１１は、パッケージプロセスを示す。 Note that Figures 6 and 7 show the steps of the glass process, Figure 8 shows the SOI (Silicon On Insulator) substrate process, Figures 9 and 10 show the quartz process, and Figure 11 shows the packaging process.
図６を参照して、ガラスプロセスが開始されると、ショットジャパン社製の型番がＧＷ４－００９－Ａであるガラス基板３００を準備する（工程Ａ－１）。ガラス基板３００は、円柱形状を有する複数の金属部材３０１を所定の間隔で含む。複数の金属部材３０１の各々は、ガラス基板３００を厚み方向に貫通する。そして、複数の金属部材３０１の各々は、タングステン（Ｗ）からなり、例えば、８０μｍ～１００μｍの直径を有する。ガラス基板３００においては、金属部材３０１とガラスとが密着しており、金属部材３０１とガラスとの間から液体および気体が漏れることはない。
Referring to FIG. 6, when the glass process is started, a
ガラス基板３００を準備すると、ガラス基板３００の両面にレジストを塗布し、その塗布した一方の面のレジストをフォトリソグラフィによってパターニングしてレジストパターン３１０を作製する（工程Ａ－２）。または、両面に金属薄膜を成膜した後、両面にレジストを塗布し、その塗布した一方の面のレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングして、金属薄膜をエッチングすることによって、金属マスクパターン３１０を作製する。
When the
そして、レジストパターン（または金属マスクパターン）３１０をマスクとして、バッファードフッ酸を用いてガラス基板３００を、例えば、５μｍの深さまでウェットエッチングし、凹部２３１および支持部材２３２を有する基板２３を作製する（工程Ａ－３）。この場合、ウェットエッチングによって、金属部材３０１の一部が露出し、支持部材２３２となる。
Then, using the resist pattern (or metal mask pattern) 310 as a mask, the
なお、工程Ａ－２，Ａ－３によって、図２に示す流路２１３，２１４を構成する部分、導入口２１５を構成する部分、および排出口２１６を構成する部分も作製される。
In addition, steps A-2 and A-3 also produce the parts that make up the
その後、基板２３の凹部２３１と反対側の表面に、スパッタリングによってクロム（Ｃｒ）および金（Ａｕ）を順次堆積し、導電性薄膜３０２を形成する（工程Ａ－４）。この場合、Ｃｒの厚みは、例えば、３０～４０ｎｍであり、Ａｕの厚みは、例えば、２００ｎｍである。
After that, chromium (Cr) and gold (Au) are deposited in sequence by sputtering on the surface of the
引き続いて、導電性薄膜３０２の表面にレジストを塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターンニングしてレジストパターン３１１を作製する（工程Ａ－５）。
Next, a resist is applied to the surface of the conductive
そして、レジストパターン３１１をマスクとして導電性薄膜３０２をエッチングし、アンテナ２８を作製する（工程Ａ－６）。この場合、アンテナ２８は、金属部材（Ｗ）からなる支持部材２３２に接して作製される。なお、導電性薄膜３０２のエッチングは、例えば、導電性薄膜３０２が金（Ａｕ）である場合、ヨウ素系エッチング液（例えば、ヨウ化カリウムとヨウ素の混合溶液）を用いて行われ、また、導電性薄膜３０２がクロム（Ｃｒ）である場合、硝酸系エッチング液（例えば、硝酸第二セリウムアンモニウムと硝酸等の混合溶液）を用いて行われる。
Then, the conductive
工程Ａ－６の後、基板２３の凹部２３１側の表面にレジストを塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターニングしてレジストパターン３１２を作製する（工程Ａ－７）。この場合、基板２３の凹部２３１の端部に形成された傾斜部上に配置されたレジストパターン３１２の幅ｗｒは、例えば、１０～５０μｍであり、レジストパターン３１２の厚みは、例えば、４μｍである。
After step A-6, a resist is applied to the surface of the
図７を参照して、工程Ａ－７の後、レジストパターン３１２をマスクとして、基板２３の凹部２３１側の表面の全体に、スパッタリングによってＣｒおよび白金（Ｐｔ）を順次堆積し、導電性薄膜３０３を形成する（工程Ａ－８）。この場合、Ｃｒの厚みは、例えば、３０～４０ｎｍであり、Ｐｔの厚みは、例えば、１００ｎｍ～２００ｎｍである。
Referring to FIG. 7, after step A-7, Cr and platinum (Pt) are sequentially deposited by sputtering over the entire surface of the
そして、レジストパターン３１２を除去し、アンテナ２７を凹部２３１内に形成する（工程Ａ－９）。この場合、レジストパターン３１２上に形成された導電性薄膜３０３は、リフトオフによって除去される。なお、レジストパターン３１２は、例えば、ネガレジストのＯＭＲ－１００（東京応化工業（株））であり、フォトリソグラフィ後の現像には、専用のＯＭＲ現像液を用い、また、レジストは、硫酸と過酸化水素水を３：１で混合した混合液を用いて除去される。その後、除去された金属薄膜のバリを除去する目的で、純水中に浸しつつ超音波洗浄を行う。
Then, the resist
その後、機械加工によって、基板２３に送廃液口２３３を形成する（工程Ａ－１０）。なお、送廃液口２３３は、円柱形状を有し、直径は、例えば、１ｍｍである。これによって、ガラスプロセスが終了する。
Then, a liquid supply/
なお、ガラスプロセスの工程Ａ－１～工程Ａ－１０を順次実行することによって、基板２３と、基板２３に形成されたアンテナ２７，２８とを含む構造物ＣＯＭＰ１が作製される。また、ガラスプロセスの工程Ａ－１～工程Ａ－９を順次実行することによって、基板２１と、基板２１に形成されたアンテナ２５，２６とを含む構造物ＣＯＭＰ２が作製される。
By sequentially carrying out steps A-1 to A-10 of the glass process, structure COMP1 is produced, which includes
次に、ＳＯＩ基板プロセスについて説明する。図８を参照して、ＳＯＩ基板プロセスが開始されると、ＳＯＩ基板３２０を準備する（工程Ｂ－１）。ＳＯＩ基板３２０は、支持層３２１と、酸化膜層（ＢＯＸ層）３２２と、活性層３２３とを含む。支持層３２１および活性層３２３は、単結晶シリコンからなり、酸化膜層３２２は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる。支持層３２１は、例えば、３００μｍの厚みを有し、酸化膜層３２２は、例えば、１μｍの厚みを有し、活性層３２３は、例えば、１０μｍの厚みを有する。
Next, the SOI substrate process will be described. With reference to FIG. 8, when the SOI substrate process is started, an
ＳＯＩ基板３２０を準備すると、ＳＯＩ基板３２０の活性層３２３の表面にレジストを塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターニングしてレジストパターン３１３を作製する（工程Ｂ－２）。
Once the
そして、レジストパターン３１３をマスクとして、ドライエッチングによって活性層３２３の一部を除去する（工程Ｂ－３）。この場合、ボッシュプロセスと呼ばれるＳＦ６によるエッチングと、Ｃ４Ｆ８による側壁保護とを交互に繰り返すエッチング手法が用いられる。なお、活性層３２３の一部をドライエッチングすることによって、流路２１３，２１４を構成する部分、導入口２１５を構成する部分および排出口２１６を構成する部分も形成される。
Then, using the resist
工程Ｂ－３の後、上述した構造物ＣＯＭＰ２の基板２１と、ＳＯＩ基板３２０の活性層３２３とが接するように陽極接合する（工程Ｂ－４）。この場合、陽極接合は、例えば、３５０℃の温度で６００Ｖの電圧を印加して行われる。
After step B-3, the
その後、ＳＦ６ガスとＯ２ガスとの混合ガスを用いたプラズマエッチングによって支持層３２１（シリコン）をエッチングする（工程Ｂ－５）。この場合、エッチング時の圧力は、１０Ｐａであり、パワーは、１ｋＷであり、ステージ温度は、２０℃である。そして、ＳＦ６ガスとＯ２ガスの混合ガスを用いたプラズマエッチング装置としては、ＲＩＥ－１０ＮＲ（サムコ株式会社製）を用いることができる。なお、ＣＦ４ガスを用いて支持層１２１（シリコン）をエッチングしてもよい。 Thereafter, the support layer 321 (silicon) is etched by plasma etching using a mixed gas of SF6 gas and O2 gas (step B-5). In this case, the pressure during etching is 10 Pa, the power is 1 kW, and the stage temperature is 20°C. As a plasma etching apparatus using a mixed gas of SF6 gas and O2 gas, RIE-10NR (manufactured by Samco Corporation) can be used. Note that the support layer 121 (silicon) may also be etched using CF4 gas.
工程Ｂ－５の後、ＣＨＦ３ガスを用いてプラズマエッチングによって酸化膜層３２２をエッチングする（工程Ｂ－６）。この場合、エッチング時の圧力は、２０Ｐａであり、パワーは、１００Ｗであり、ステージ温度は、２０℃である。そして、プラズマエッチング装置としては、ＲＩＥ-８００ｉＰＣ（サムコ株式会社製）を用いることができる。また、プラズマエッチングによる酸化膜層３２２除去の際、プラズマ中のイオンが、アンテナ２５の金属薄膜に衝突し、金属が飛散することを防止する目的で、バッファードフッ酸を用いたウェットエッチングにより酸化膜層３２２を除去してもよい。
After step B-5, the
酸化膜層３２２をエッチングすることによって、基板２１に基板２２が接合された構造物ＣＯＭＰ３が作製される。これによって、ＳＯＩ基板プロセスが終了する。
By etching the
引き続いて、水晶プロセスについて説明する。図９を参照して、水晶プロセスが開始されると、接着剤３３１によってＡＴカット水晶基板３３２をシリコン基板３３０に張り合わせる（工程Ｃ－１）。その後、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により、水晶基板を研磨し、所望の板厚に調整する。
Next, the quartz crystal process will be described. Referring to FIG. 9, when the quartz crystal process starts, an AT-cut
そして、ＡＴカット水晶基板３３２の表面にレジストを塗布し、その塗布したレジストをフォトリソグラフィによってパターニングしてレジストパターン３１４を作製する（工程Ｃ－２）。
Then, a resist is applied to the surface of the AT-cut
その後、レジストパターン３１４をマスクとして、ＣＨＦ３ガスを用いたプラズマエッチングによってＡＴカット水晶基板３３２をエッチングし、振動子２４を作製する（工程Ｃ－３）。この場合、エッチング時の圧力は、２０Ｐａであり、パワーは、１００Ｗであり、ステージ温度は、２０℃である。そして、プラズマエッチング装置としては、ＲＩＥ-８００ｉＰＣ（サムコ株式会社製）を用いることができる。
Thereafter, the AT-cut
引き続いて、Ｏ２ガスを用いたプラズマによって、接着剤３３１の表面に高エネルギー状態の酸素（酸素ラジカル）を照射し、接着剤３３１を構成する炭素と結合させ、ＣＯ２として気化、分解させ、アッシングによって振動子２４に接していない接着剤３３１を除去する（工程Ｃ－４）。この場合、アッシングの圧力は、１０Ｐａであり、パワーは、１ｋＷであり、ステージ温度は、２０℃である。
Subsequently, high-energy oxygen (oxygen radicals) is irradiated onto the surface of the adhesive 331 by plasma using O2 gas, which bonds with the carbon constituting the adhesive 331, vaporizes and decomposes as CO2 , and the adhesive 331 not in contact with the
工程Ｃ－４の後、大気中で、振動子２４の表面にポリイミド３３３を塗布する（工程Ｃ－５）。
After step C-4,
そして、上述したガラスプロセスによって作製した構造物ＣＯＭＰ１のアンテナ２７に、ポリイミド３３３（＝接着剤）によって振動子２４を接着する（工程Ｃ－６）。
Then, the
図１０を参照して、工程Ｃ－６の後、図６の工程Ｂ－５と同じ方法によって、シリコン基板３３０を除去する（工程Ｃ－７）。
Referring to FIG. 10, after step C-6, the
そして、工程Ｃ－４と同じアッシングによって、接着剤３３１を除去する（工程Ｃ－８）。これによって、水晶プロセスが終了する。なお、水晶プロセスによって作製された構造物をＣＯＭＰ４とする。 Then, adhesive 331 is removed by the same ashing as in step C-4 (step C-8). This completes the crystal process. The structure produced by the crystal process is referred to as COMP4.
最後に、パッケージプロセスについて説明する。図１１を参照して、パッケージプロセスが開始されると、図８に示す構造物ＣＯＭＰ３の基板２２を、図１０に示す構造物ＣＯＭＰ４の基板２３に陽極接合によって接合する（工程Ｄ－１）。この接合によって、振動子２４は、構造物ＣＯＭＰ３のアンテナ２５に微弱な力で接し、またはアンテナ２５との間で微小隙間（数μｍ～数十μｍ）を有する状態で配置される。なお、陽極接合の条件は、上述した条件と同じである。
Finally, the packaging process will be described. Referring to FIG. 11, when the packaging process is started, the
そして、東レ株式会社の製品名ＴＯＳ－０２の除去剤を用いて、振動子２４とアンテナ２７との間のポリイミド３３３（＝接着剤）を除去する（工程Ｄ－２）。この場合、ポリイミド３３３（＝接着剤）は、製品名ＴＯＳ－０２の除去剤の溶液を用いて除去される。製品名ＴＯＳ－０２の除去剤は、塩基性の除去剤であり、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）と、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）と、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）と、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）と、水とを含む。
Then, the polyimide 333 (=adhesive) between the
Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）の含有量は、例えば、１０～５０重量％であり、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）の含有量は、例えば、１０～５０重量％であり、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）の含有量は、例えば、１０～５０重量％であり、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）の含有量は、例えば、０．１～１０重量％であり、水の含有量は、例えば、０．５～３０重量％である。 The content of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is, for example, 10 to 50% by weight, the content of monoethanolamine (MEA) is, for example, 10 to 50% by weight, the content of propylene glycol monomethyl ether (PGME) is, for example, 10 to 50% by weight, the content of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is, for example, 0.1 to 10% by weight, and the content of water is, for example, 0.5 to 30% by weight.
なお、ポリイミド３３３（＝接着剤）は、塩基性の溶液に限らず、酸性の溶液または有機系の溶液によって除去されてもよい。 The polyimide 333 (=adhesive) can be removed not only with a basic solution, but also with an acidic solution or an organic solution.
ポリイミド３３３（＝接着剤）を除去することによって、振動子２４は、空間部ＳＰ内において、アンテナ２７に接触するとともに、アンテナ２５の極近傍（例えば、振動子２４とアンテナ２５との距離が５μｍ）に配置される。これによって、パッケージプロセスが終了し、検出素子３－１が完成する。
By removing the polyimide 333 (= adhesive), the
上述した検出素子３－１の製造方法によれば、ガラスプロセスにおいて、厚み方向に貫通する金属部材３０１を含むガラス基板３００の一方の表面側を部分的にエッチングして、凹部２１１および支持部材２１２を有する基板２１と、凹部２３１および支持部材２３２を有する基板２３とを作成する。そして、基板２１の凹部２１１内にアンテナ２５を形成し、基板２１の凹部２１１と反対側の表面にアンテナ２６を形成する。また、基板２３の凹部２３１内にアンテナ２７を形成し、基板２３の凹部２３１と反対側の表面にアンテナ２８を形成する。
According to the manufacturing method of the detection element 3-1 described above, in a glass process, one surface side of the
凹部２３１内に形成されたアンテナ２７に振動子２４を接着させた構造物ＣＯＭＰ４の基板２３と、構造物ＣＯＭＰ３の基板２２とを陽極接合によって接合してパッケージする。
The
その結果、振動子２４は、アンテナ２５，２７のいずれかに一方に接触し、アンテナ２５，２７のいずれか他方の極近傍に配置される。
As a result, the
従って、振動子２４の振動が微弱であっても、振動子２４の振動信号からなる受信信号を確実に受信できる検出素子３－１を製造できる。
Therefore, it is possible to manufacture a detection element 3-1 that can reliably receive a reception signal consisting of a vibration signal from the
また、上述した検出素子３－１の製造方法によれば、基本共振周波数が１ＧＨｚ以上（振動子２４の厚みが１．７μｍ以下）の検出素子３－１を実現できる。従って、バイオセンサーとして使用した場合、理論的な感度として、既存品であるBiolin Scientific社の水晶振動子バイオセンサーの８万倍程度の感度を実現できる。
In addition, according to the manufacturing method of the detection element 3-1 described above, it is possible to realize a detection element 3-1 with a fundamental resonance frequency of 1 GHz or more (with a thickness of the
更に、上述した検出素子３－１の製造方法によれば、振動子２４は、シリコン基板３３０に固定された状態でアンテナ２７に接着され（図９の工程Ｃ－６参照）、その後、アンテナ２７に接着された状態で、アンテナ２７との接着面と反対側の表面が露出される（図１０の工程Ｃ－７，Ｃ－８参照）。そして、振動子２４は、アンテナ２７に接着された状態でパッケージされる（図１１の工程Ｄ－１，Ｄ－２参照）。
Furthermore, according to the manufacturing method of the detection element 3-1 described above, the
従って、検出素子３－１の製造工程においては、振動子２４のみをピンセット等で操作することはないので、振動子２４の厚みが１０μｍよりも薄くなっても、振動子２４の破損を防止して検出素子３－１を製造できる。
Therefore, in the manufacturing process of the detection element 3-1, the
なお、図１に示す検出素子３－２～３－Ｍの各々も、図６から図１１において説明した製造方法によって製造され、検出素子３－１と同じ効果を有する。 Note that each of the detection elements 3-2 to 3-M shown in FIG. 1 is manufactured by the manufacturing method described in FIG. 6 to FIG. 11, and has the same effect as the detection element 3-1.
図１２は、入力電圧Ｖｉｎおよび受信信号Ｒのタイミングチャートである。図１３は、共振周波数のタイミングチャートである。 Figure 12 is a timing chart of the input voltage Vin and the received signal R. Figure 13 is a timing chart of the resonant frequency.
図１２および図１３を参照して、検出素子３－１における検出対象物の検出方法について説明する。検出対象物を検出する場合、送受信装置１の発生回路は、５０ＭＨｚ以上の周波数を有する入力電圧Ｖｉｎからなる電磁場ＥＷを発生し、その発生した電磁場ＥＷを送信アンテナ１２へ出力する。送受信装置１の送信アンテナ１２は、発生回路から電磁場ＥＷを受け、その受けた電磁場ＥＷをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍへ無線給電する。なお、送受信装置１の発生回路は、５０ＭＨｚ以上の周波数を有する入力電圧Ｖｉｎを１ＧＨｚの搬送波に重畳して電磁場ＥＷ＿ＳＵＰを発生し、送信アンテナ１２は、電磁場ＥＷ＿ＳＵＰをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍへ無線給電してもよい。
The method of detecting an object to be detected by the detection element 3-1 will be described with reference to Figures 12 and 13. When detecting an object to be detected, the generating circuit of the
Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍの各々において、アンテナ２５，２６は、送受信装置１の送信アンテナ１２から無線給電された電磁場ＥＷを受信し、その受信した電磁場ＥＷの入力電圧Ｖｉｎ（振動波形からなる入力電圧）に基づいて生成される振動電場Ｅを、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの間、振動子２４に印加する。そして、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍの各々において、アンテナ２５，２６は、タイミングｔ２以降、入力電圧Ｖｉｎ（振動波形からなる入力電圧）に基づいて生成される振動電場Ｅの振動子２４への印加を停止する。
In each of the M detection elements 3-1 to 3-M, the
なお、アンテナ２５，２６は、電磁波ＥＷ＿ＳＵＰを受信した場合、電磁波ＥＷ＿ＳＵＰから入力電圧Ｖｉｎを抽出し、その抽出した入力電圧Ｖｉｎ（振動波形からなる入力電圧）に基づいて生成される振動電場Ｅを、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの間、振動子２４に印加する。
When the
振動子２４は、振動電場Ｅが印加されると、逆圧電効果によって共振し、表面に電位分布が発生する。
When an oscillating electric field E is applied to the
そうすると、アンテナ２７は、振動子２４の表面に発生した電位分布を振動波形からなる受信信号Ｒとして受信する。この場合、アンテナ２７は、検出対象物が振動子２４に付着していなければ、振動波形からなる受信信号Ｒ０を受信し、検出対象物が振動子２４に付着していれば、振動波形からなる受信信号Ｒ１を受信する。そして、アンテナ２７は、その受信した受信信号Ｒ０，Ｒ１を支持部材２３２（導体部材からなる支持部材２３２）およびアンテナ２８を介して無線によって送受信装置１へ送信する。
The
送受信装置１の受信回路は、受信アンテナ１３を介して受信信号Ｒ０，Ｒ１を受信し、その受信した受信信号Ｒ０，Ｒ１を検出回路２へ出力する。
The receiving circuit of the
検出回路２は、送受信装置１の受信回路から受信信号Ｒ０を受信すると、その受信した受信信号Ｒ０の共振周波数ｆ０を検出する。また、検出回路２は、送受信装置１の受信回路から受信信号Ｒ１を受信すると、その受信した受信信号Ｒ１の共振周波数ｆ１（＜ｆ０）を検出する。そして、検出回路２は、共振周波数の変化量Δｆ＝ｆ０－ｆ１を検出し、検出対象物が振動子２４に付着したことを検知する。
When the
なお、図１２に示した発振・検出方法は一例にすぎない。例えば、ネットワークアナライザーを用いて、その透過応答（Ｓ１２やＳ２１）、反射応答（Ｓ１１やＳ２２）を計測することによっても、同様に、共振周波数を測定することができる。 Note that the oscillation and detection method shown in Figure 12 is only one example. For example, the resonant frequency can also be measured by using a network analyzer to measure the transmission response (S12 or S21) and the reflection response (S11 or S22).
検出対象物が振動子２４に付着すると、振動子２４の質量が大きくなるので、振動子２４の共振周波数ｆ１は、検出対象物が振動子２４に付着しない場合に比べ、低下する。
When the object to be detected adheres to the
従って、検出回路２は、入力電圧Ｖｉｎがアンテナ２５，２６へ印加された後、受信信号Ｒをアンテナ２７，２８から受信し、検出対象物が振動子２４に付着していないとき、受信信号Ｒから共振周波数ｆ０を検出し、検出対象物が振動子２４に付着すると、共振周波数ｆ１まで徐々に変化する共振周波数ｆを検出する（図１３参照）。そして、検出回路２は、共振周波数ｆの変化量Δｆ＝ｆ０－ｆ１を検出し、検出対象物が振動子２４に付着したことを検知する。
Therefore, after the input voltage Vin is applied to the
振動子２４の共振周波数をｆとし、振動子２４の質量をｍとし、振動子２４の質量の変化量（＝検出対象物の質量）をΔｍとした場合、振動子２４の共振周波数の変化量Δｆは、次式によって表される。
If the resonant frequency of the
Δｆ＝ｆ・Δｍ／ｍ・・・（１）
このように、共振周波数の変化量Δｆは、振動子２４の質量の変化量Δｍ、すなわち、検出対象物の質量に比例し、振動子２４の質量ｍに反比例する。従って、検出対象物の質量が大きくなる程、または振動子２４の質量（＝厚み）が小さくなる程、共振周波数ｆの変化量Δｆが大きくなり、検出対象物の振動子２４への付着を検知し易くなる。また、共振周波数の変化量Δｆは、温度、圧力および応力等による振動子２４の形状変化によってももたらされるので、共振周波数の変化量Δｆを検出することによって、温度、圧力および応力等を検出対象物として検出することができる。
Δf=f・Δm/m...(1)
In this way, the change Δf in the resonant frequency is proportional to the change Δm in the mass of the
検出素子３－１～３－Ｍにおいては、導入口２１５および流路２１３を介して検査対象の液体を空間部ＳＰに導入し、流路２１４および排出口２１６を介して空間部ＳＰから検査対象の液体を排出しながら、即ち、検査対象の液体を循環させながら、上述した方法によって検出対象物の検出が行なわれる。
In detection elements 3-1 to 3-M, the liquid to be tested is introduced into space SP via
この場合、振動子２４は、上述したように、支持部材２１２上のアンテナ２５または支持部材２３２上のアンテナ２７に接触するのみであるので、アンテナ２５，２６によって電磁場ＥＷに基づいた電場Ｅが印加されると、自由に振動する。従って、振動子２４の安定な振動を確保して検出対象物を検出できる。
In this case, as described above, the
また、無電極振動子等を用いた場合、振動子表面における検体（検査溶液または検査ガス）の電気的・磁気的性質に応じて、振動子の共振周波数が変化する。これは、振動の電気的・磁気的境界条件が変化するためである。この原理を用いて、標的の蛋白質または有機ガス等の検出も可能となる。 In addition, when an electrodeless vibrator is used, the resonant frequency of the vibrator changes depending on the electrical and magnetic properties of the specimen (test solution or test gas) on the vibrator surface. This is because the electrical and magnetic boundary conditions of the vibration change. Using this principle, it is also possible to detect target proteins or organic gases.
上述したように、検出素子３－１～３－Ｍにおいては、アンテナ２５，２６およびアンテナ２７，２８のいずれか一方によって電磁場ＥＷに基づいた電場Ｅを振動子２４に印加し、アンテナ５，２６およびアンテナ２７，２８のいずれか他方によって振動子２４の振動信号からなる受信信号を受信するので、振動子２４の厚さによる制限を受けないため、高効率な無線駆動を行うことができる。より具体的には、アンテナ２５，２７と振動子２４との距離を飛躍的に縮めることができるため、振動子２４の励振および信号受信を効果的に行うことができる。また、励振のために印加する電磁波出力を低減でき、また、振動子２４からの発生電場が微弱であっても、検出対象物を容易に検出できる。
As described above, in the detection elements 3-1 to 3-M, an electric field E based on the electromagnetic field EW is applied to the
また、空間部ＳＰおよび振動子２４の平面形状を流線形にすることによって、標的ガスまたは標的溶液が均一に振動子２４の表面に流れ込み、振動子２４の全面を検査領域として使用することができ、検出素子３－１～３－Ｍの感度を向上できる。
In addition, by making the planar shape of the space SP and the
更に、既存の水晶振動子センサーは、発振回路を使用して水晶振動子を励振しているため、水晶振動子の表面の各電極に、同時に、高い電位と低い電位とが印加される。電解質などの溶液中では電極間におけるリーク電流を生じるため、励振させることができない。その結果、振動子の片面しか検出面として使用できない（片面のみが溶液と接触した状態で使用する）。 Furthermore, existing quartz crystal sensors use an oscillator circuit to excite the quartz crystal, so high and low potentials are applied simultaneously to each electrode on the surface of the quartz crystal. In electrolytes and other solutions, leakage current occurs between the electrodes, making it impossible to excite the crystal. As a result, only one side of the crystal crystal can be used as the detection surface (only one side is used in contact with the solution).
一方、実施の形態１による検出素子３－１～３－Ｍは、アンテナ２５，２６およびアンテナ２７，２８のいずれか一方によって電場Ｅを振動子２４に印加して振動子２４を励振させるため、アンテナ２５，２６およびアンテナ２７，２８のいずれか他方へのリーク電流を考慮する必要がない。その理由は、次のとおりである。検出素子３－１～３－Ｍにおいては、（１）アンテナ２５，２６およびアンテナ２７，２８のいずれか一方のアンテナから電場Ｅを振動子２４に印加し、（２）逆圧電効果を介して振動子を振動し、（３）振動する振動子２４の表面に圧電効果による電場が発生し、（４）アンテナ２５，２６およびアンテナ２７，２８のいずれか他方のアンテナで発生電場を検出するというように、駆動の工程が時系列的に分かれており、アンテナ２５，２６およびアンテナ２７，２８の両方に同時に通電させる必要がないからである。その結果、振動子２４の全体を溶液中に浸漬することができ、振動子２４の両面を検出面として使用できる。
On the other hand, in the detection elements 3-1 to 3-M according to the first embodiment, the electric field E is applied to the
図１４は、検出対象物の例を示す図である。図１４を参照して、検出素子３－１～３－Ｍの各々は、例えば、バイオセンサー、温度センサー、力（応力）センサーおよびガスセンサーとして用いることができる。 Figure 14 is a diagram showing examples of detection targets. Referring to Figure 14, each of the detection elements 3-1 to 3-M can be used as, for example, a biosensor, a temperature sensor, a force (stress) sensor, and a gas sensor.
検出素子３－１～３－Ｍの各々がバイオセンサーである場合、振動子２４は、標的物質が付着すると、質量負荷が増加するため、振動子２４の共振周波数が図１３に示すように低下する。標的物質は、例えば、タンパク質等の生体物質である。従って、検出素子３－１～３－Ｍの各々をバイオセンサーとして用いることができる。
When each of the detection elements 3-1 to 3-M is a biosensor, when a target substance adheres to the
また、検出素子３－１～３－Ｍの各々が温度センサーである場合、振動子２４は、温度変化によって弾性定数が変化するため、振動子２４の共振周波数が図１３に示すように低下する。従って、検出素子３－１～３－Ｍの各々を温度センサーとして用いることができる。
In addition, if each of the detection elements 3-1 to 3-M is a temperature sensor, the elastic constant of the
更に、検出素子３－１～３－Ｍの各々が力（応力）センサーである場合、外力が振動子２４に印加されると、振動子２４の形状が変化するため、振動子２４の共振周波数が図１３に示すように低下する。従って、検出素子３－１～３－Ｍの各々を力（応力）センサーとして用いることができる。
Furthermore, if each of the detection elements 3-1 to 3-M is a force (stress) sensor, when an external force is applied to the
更に、検出素子３－１～３－Ｍの各々がガスセンサーである場合、特定のガスに感応する感応膜が振動子２４の表面に設けられる。特定のガスが水素（Ｈ２）ガスである場合、感応膜は、例えば、パラジウム（Ｐｄ）である。また、特定のガスが水素（Ｈ２）ガス以外である場合、感応膜は、多孔質膜である。各種のガスが多孔質膜に吸着するので、多孔質膜を感応膜として用いることができる。そして、標的ガスが感応膜に付着すると、振動子２４の質量増加に加え、振動子２４の形状が変化するため、振動子２４の共振周波数が図１３に示すように低下する。従って、検出素子３－１～３－Ｍの各々をガスセンサーとして用いることができる。
Furthermore, when each of the detection elements 3-1 to 3-M is a gas sensor, a sensitive film sensitive to a specific gas is provided on the surface of the
なお、感応膜を備える検出素子を作製する場合、図９の工程（Ｃ－４）と工程（Ｃ－５）との間に振動子２４の露出面に感応膜を形成する工程を追加することによって、図６から図１１に示す製造方法によって、ガスセンサーとして機能する検出素子を作製できる。この場合、工程（Ｃ－５）において、ポリイミド３３３が感応膜の表面に塗布される。
When manufacturing a detection element with a sensitive film, a process for forming a sensitive film on the exposed surface of the
検出素子３－１～３－Ｍの各々がバイオセンサー、力（応力）センサーおよびガスセンサーとして用いられる場合、振動子２４は、水晶からなる。水晶は、温度安定性が良いので、温度変化の影響を除去して検出対象物を検出できるからである。
When each of the detection elements 3-1 to 3-M is used as a biosensor, a force (stress) sensor, and a gas sensor, the
また、検出素子３－１～３－Ｍの各々が温度センサーとして用いられる場合、振動子２４は、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ３）からなる。
Furthermore, when each of the detection elements 3-1 to 3-M is used as a temperature sensor, the
検出素子３－１～３－Ｍの各々が力（応力）センサーである場合、真空中または窒素雰囲気中（一般的には、不活性ガス中）で振動子２４を封止することによって検出素子３－１～３－Ｍの各々を作製する。また、振動子２４は、振動子２４の面内方向の両端（図３の紙面において左右方向の振動子２４の両端）が基板２２に接触するサイズを有する。振動子２４の面内方向の両端を空間部ＳＰの側壁（基板２２）に接触させることによって、振動子２４は、振動子２４の面内方向の両端に力（応力）を受けて形状が変化するので、力（応力）を検出できる。
When each of the detection elements 3-1 to 3-M is a force (stress) sensor, each of the detection elements 3-1 to 3-M is fabricated by sealing the
また、検出素子３－１～３－Ｍの各々がガスセンサーである場合、真空中または窒素雰囲気中で振動子２４を封止することによって検出素子３－１～３－Ｍの各々を作製する。
In addition, when each of the detection elements 3-1 to 3-M is a gas sensor, each of the detection elements 3-1 to 3-M is fabricated by sealing the
このように、検出素子３－１をバイオセンサー、温度センサー、力（応力）センサーおよびガスセンサーとして用いることができるので、検出装置１０において、Ｍ＝４である場合（即ち、検出素子の個数が４個である場合）、例えば、検出素子３－１をバイオセンサーとして用い、検出素子３－２を力（応力）センサーとして用い、検出素子３－３を温度センサーとして用い、検出素子３－４をガスセンサーとして用いることができる。
In this way, the detection element 3-1 can be used as a biosensor, a temperature sensor, a force (stress) sensor, and a gas sensor. In the
この場合、検出素子３－１～３－４は、それぞれ、異なる検出対象物を検出するので、検出素子３－１～３－４の４個の振動子２４の共振周波数が相互に異なる。例えば、振動子２４の厚みを変えることによって振動子２４の共振周波数を変えることができるので、検出素子３－１～３－４の４個の振動子２４は、相互に異なる厚みを有する。
In this case, since each of the detection elements 3-1 to 3-4 detects a different object to be detected, the resonant frequencies of the four
そして、送受信装置１は、電磁場ＥＷを送信アンテナ１２によって４個の検出素子３－１～３－４に無線給電するとともに、４個の検出素子３－１～３－４からそれぞれ受信信号Ｒ０＿１，Ｒ０＿２，Ｒ０＿３，Ｒ０＿４；Ｒ１＿１，Ｒ１＿２，Ｒ１＿３，Ｒ１＿４を受信アンテナ１３によって受信する。ここで、検出素子３－１～３－４の４個の振動子２４は、相互に異なる共振周波数で振動するので、受信信号Ｒ０＿１，Ｒ０＿２，Ｒ０＿３，Ｒ０＿４および受信信号Ｒ１＿１，Ｒ１＿２，Ｒ１＿３，Ｒ１＿４は、相互に異なる共振周波数で振動する振動波形からなる。
The transmitter/
従って、検出回路２は、受信信号Ｒ０＿１，Ｒ１＿１に基づいて検出素子３－１の振動子２４の共振周波数の変化量Δｆ＿１（＝Ｒ０＿１－Ｒ１＿１）を検出して生体物質を検出し、受信信号Ｒ０２，Ｒ１＿２に基づいて検出素子３－２の振動子２４の共振周波数の変化量Δｆ＿２（＝Ｒ０＿２－Ｒ１＿２）を検出して力（応力）を検出し、受信信号Ｒ０＿３，Ｒ１＿３に基づいて検出素子３－３の振動子２４の共振周波数の変化量Δｆ＿３（＝Ｒ０＿３－Ｒ１＿３）を検出して温度を検出し、受信信号Ｒ０＿４，Ｒ１＿４に基づいて検出素子３－４の振動子２４の共振周波数の変化量Δｆ＿４（＝Ｒ０＿４－Ｒ１＿４）を検出してガスを検出する。
Therefore, the
これによって、検出装置１０は、同時に、異なる検出対象物を検出できる。
This allows the
図１５は、圧力を検出する検出素子の概略図である。図１５を参照して、検出素子３－１Ａは、図３に示す検出素子３－１に針部材３０を追加したものであり、その他は、検出素子３－１と同じである。
Figure 15 is a schematic diagram of a detection element that detects pressure. With reference to Figure 15, detection element 3-1A is the same as detection element 3-1 shown in Figure 3, with a
針部材３０は、基板２１およびアンテナ２５を厚み方向に貫通し、針部材３０の先端部と振動子２４との間隔がアンテナ２５（支持部材２１２の底面２３１Ａ側の先端部を覆うアンテナ２５）と振動子２４との間隔（＝５μｍ）よりも小さくなるように配置される。
The
針部材３０は、基板２１と、基板２１に形成されたアンテナ２５，２６とを含む構造物ＣＯＭＰ２を図６および図７に示すガラスプロセスを用いて作製するときのガラス基板１００を厚み方向に貫通する金属部材３０１によって構成される。
The
そして、針部材３０を構成する金属部材３０１は、支持部材２１２を構成することになる金属部材３０１よりも長く、ガラス基板３００を準備する工程（Ａ－１）の段階において、先端部がガラス基板３００の上面（図６の工程（Ａ－１）に示すガラス基板３００の上面）から突出している。
The
従って、検出素子３－１Ａは、図６から図１１において説明した製造方法に従って製造される。 Therefore, the detection element 3-1A is manufactured according to the manufacturing method described in Figures 6 to 11.
基板２３側が下地に接して配置された検出素子３－１Ａにおいて、基板２１の上面（凹部２１１の底面２１１Ａと反対側の面）に圧力が印加されると、針部材３０は、凹部２３１の底面２３１Ａの方向へ移動し、振動子２４を凹部２３１の底面２３１Ａの方向へ押す。その結果、振動子２４は、凹部２３１の底面２３１Ａ側へ突出するように撓むので、振動子２４の形状が変化し、振動子２４の共振周波数が図１３に示すように低下する。
In detection element 3-1A, in which the
従って、振動子２４の共振周波数の変化量Δｆを検出することによって圧力を検出することができる。
Therefore, pressure can be detected by detecting the change Δf in the resonant frequency of the
検出素子３－１～３－Ｍの各々は、圧力を検出する場合、図１５に示す検出素子３－１Ａからなる。 When detecting pressure, each of the detection elements 3-1 to 3-M consists of the detection element 3-1A shown in FIG. 15.
図１６は、受信信号の振幅と周波数との関係を示す図である。図１６において、縦軸は、受信信号の振幅を表わし、横軸は、周波数を表す。また、曲線ｋ１～ｋ６は、それぞれ、送受信装置１と検出素子３－１との距離が１．５ｍ，３ｍ，５ｍ，７ｍ，１０ｍ，２０ｍであるときの受信信号の振幅と周波数との関係を示す。更に、検出素子３－１のサイズは、６×６×０．５ｍｍ３（６ｍｍ角、０．５ｍｍの厚み）である。更に、送受信装置１は、１１６ＭＨｚの入力電圧Ｖｉｎからなる電磁場ＥＷを５０Ｗの送信パワーで検出素子３－１に無線給電した。
Fig. 16 is a diagram showing the relationship between the amplitude and frequency of a received signal. In Fig. 16, the vertical axis represents the amplitude of the received signal, and the horizontal axis represents the frequency. Curves k1 to k6 respectively show the relationship between the amplitude and frequency of the received signal when the distance between the
図１６を参照して、送受信装置１と検出素子３－１との距離が１．５ｍ～２０ｍの範囲である場合、送受信装置１は、入力電圧Ｖｉｎからなる電磁場ＥＷを検出素子３－１に無線給電し、検出素子３－１から受信信号Ｒを受信して共振周波数（曲線ｋ１～ｋ６において、振幅が最大であるときの周波数）を検出することができた。
Referring to FIG. 16, when the distance between the
なお、図１６に示されていないが、送受信装置１と検出素子３－１との距離が６ｍ，８ｍ，９ｍ，１１ｍ，１２ｍ，１３ｍ，１４ｍ，１５ｍ，１６ｍ，１７ｍ，１８ｍである場合についても、送受信装置１は、入力電圧Ｖｉｎからなる電磁場ＥＷを検出素子３－１に無線給電し、検出素子３－１から受信信号Ｒを受信して共振周波数を検出できることを確認済である。
Although not shown in FIG. 16, it has been confirmed that the
図１６において説明したように、発明者は、入力電圧Ｖｉｎからなる電磁場ＥＷの供給源を検出素子３－１に設けなくても、検出素子３－１に含まれる振動子２４を送信アンテナ１２によって発振させることができることを見出した。そして、振動子２４の共振周波数を遠隔で計測することができた。即ち、検出素子３－１に設けた電極によって振動電場を振動子２４に供給しなくても、電磁場ＥＷの電場成分を用いて振動子２４を遠隔で発振させることができた。
As explained in FIG. 16, the inventor discovered that the
このように、検出装置１０においては、電磁場ＥＷの供給源を検出素子３－１に設けなくても、送受信装置１によって検出素子３－１の振動子２４を発振させ、振動子２４の共振周波数を計測できるので、半永久的に遠隔で検出素子３－１（振動子２４）の信号を受信できる。
In this way, in the
従って、検出素子３－１を以下に示す応用例に用いることができる。 Therefore, the detection element 3-1 can be used in the following application examples.
［応用例］
図１７は、図１に示す検出装置１０の応用例を示す図である。図１７の（ａ）を参照して、検出素子３－１を原子力発電所の内部に設置し、送受信装置１および検出回路２を原子力発電所の外部に設置する。
[Application example]
Fig. 17 is a diagram showing an application example of the
そして、送受信装置１は、電磁場ＥＷを送信アンテナ１２によって検出素子３－１に無線給電し、検出素子３－１からの受信信号を受信アンテナ１３によって受信する。そして、検出回路２は、送受信装置１から受信信号を受け、その受けた受信信号に基づいて共振周波数の変化量を検出して原子力発電所内のガス等を検出する。
The transmitter/
なお、検出素子３－１の設置場所は、原子力発電所内に限らず、一般的には、人が立ち入ることができない場所である。 The installation location of the detection element 3-1 is not limited to inside a nuclear power plant, but is generally a place where people cannot enter.
図１７の（ｂ）を参照して、検出素子３－１は、上述したように、６×６×０．５ｍｍ３（６ｍｍ角、０．５ｍｍの厚み）の小さいサイズを有するので、検出素子３－１を動物の内部に埋め込むことができる。 Referring to FIG. 17(b), as described above, detection element 3-1 has a small size of 6×6×0.5 mm 3 (6 mm square, 0.5 mm thick), so that detection element 3-1 can be embedded inside an animal.
そして、送受信装置１は、電磁場ＥＷを送信アンテナ１２によって検出素子３－１に無線給電し、検出素子３－１からの受信信号を受信アンテナ１３によって受信する。検出回路２は、送受信装置１から受信信号を受け、その受けた受信信号に基づいて共振周波数の変化量を検出して動物の局所部分における温度を検出する。
The transmitter/
検出素子３－１を人の体内に埋め込むことも可能であり、上述した方法によって、人の体内の局所部分における温度を検出することができる。生体内の局所部分における温度は、最も重要な生体情報であり、例えば、呼吸にともなう気管または肺の局所的な温度変化の様子は、喘息の発症メカニズムの解明において重要である。従って、検出装置１０を用いて生体内の局所的な温度変化を計測することによって、喘息の発症メカニズムの解明に寄与できる。
It is also possible to implant the detection element 3-1 inside the human body, and the temperature at a local part inside the human body can be detected by the method described above. The temperature at a local part inside the living body is the most important biological information, and for example, the local temperature changes in the trachea or lungs that accompany breathing are important in elucidating the mechanism of asthma onset. Therefore, measuring local temperature changes inside the living body using the
図１７の（ｃ）を参照して、検出素子３－１を高速道路およびビル等のコンクリートに埋め込み、送受信装置１および検出回路２をトラックに搭載する。そして、トラックが検出素子３－１の設置場所の周辺に到着すると、送受信装置１は、電磁場ＥＷを送信アンテナ１２によって検出素子３－１に無線給電し、検出素子３－１からの受信信号を受信アンテナ１３によって受信する。検出回路２は、送受信装置１から受信信号を受け、その受けた受信信号に基づいて共振周波数の変化量を検出してコンクリート内の温度または力を半永久的に検出する。コンクリート内の温度または力を半永久的に検出することによって、コンクリートの劣化状態を検知し、コンクリートの劣化部分を修理することによって事故を未然に防止することができる。
Referring to FIG. 17(c), the detection element 3-1 is embedded in concrete on a highway, in a building, etc., and the
検出装置１０においては、検出素子３－１の振動子２４の共振周波数を遠隔で計測することができるとの特徴によって、検出装置１０の応用分野を広くできる。その結果、検出装置１０は、広い応用分野において、安心・安全・健康な社会を構築するための貢献が期待される製品である。
The
図１８は、図１に示す検出装置１０の動作を説明するためのフローチャートである。なお、図１８においては、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍが送受信装置１の送信アンテナ１２によって送信された電磁波ＥＷの到達範囲内に配置されていることを前提とし、Ｍ個の検出素子３－１～３－ＭにおけるＭ個の振動子２４のＭ個の共振周波数が相互に異なることを前提とする。
Figure 18 is a flowchart for explaining the operation of the
図１８を参照して、検出装置１０の動作が開始されると、送受信装置１の本体部１１は、タイミングｔが、電磁場ＥＷをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電するタイミングＴＳＰであるか否かを判定する（ステップＳ１）。
Referring to FIG. 18, when the operation of the
ステップＳ１において、タイミングｔが、電磁場ＥＷをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電するタイミングＴＳＰであると判定されると、送受信装置１の発生回路は、電磁場ＥＷを発生し、送信アンテナ１２は、発生回路によって発生された電磁場ＥＷをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電する（ステップＳ２）。
In step S1, when it is determined that the timing t is the timing TSP for wirelessly feeding the electromagnetic field EW to the M detection elements 3-1 to 3-M, the generating circuit of the
Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍの各々は、送信アンテナ１２から電磁場ＥＷを無線によって受信する（ステップＳ３）。 Each of the M detection elements 3-1 to 3-M wirelessly receives the electromagnetic field EW from the transmitting antenna 12 (step S3).
そして、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍの各々において、電磁場ＥＷに基づいた振動電場Ｅがアンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）によって振動子２４に印加される（ステップＳ４）。
Then, in each of the M detection elements 3-1 to 3-M, an oscillating electric field E based on the electromagnetic field EW is applied to the
その後、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍの各々において、アンテナ２７，２８（またはアンテナ２５，２６）は、振動子２４の振動波形からなる受信信号Ｒ０（ｔ）を振動子２４から受信し（ステップＳ５）、その後、振動子２４の振動波形からなる受信信号Ｒ１（ｔ）を振動子２４から受信する（ステップＳ６）。ここで、受信信号Ｒ０（ｔ）は、振動子４が振動電場Ｅのみに起因して振動するときの受信信号であり、受信信号Ｒ１（ｔ）は、振動子２４が検出対象物の影響を受けて振動するときの受信信号である。そして、受信信号Ｒ０（ｔ），Ｒ１（ｔ）は、時間ｔの関数である。
Then, in each of the M detection elements 3-1 to 3-M, the
そうすると、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍの各々において、アンテナ２７，２８（またはアンテナ２５，２６）は、受信信号Ｒ０（ｔ），Ｒ１（ｔ）を無線によって送信する（ステップＳ７）。
Then, in each of the M detection elements 3-1 to 3-M, the
そして、送受信装置１の受信アンテナ１３は、Ｍ個の受信信号Ｒ０＿１（ｔ）～Ｒ０＿Ｍ（ｔ）が重畳された受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）と、Ｍ個の受信信号Ｒ１＿１（ｔ）～Ｒ１＿Ｍ（ｔ）が重畳された受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）とを無線によって順次受信し（ステップＳ８）、その受信した受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ），Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）を送受信装置１の受信回路へ出力する。送受信装置１の受信回路は、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ），Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）を受けると、その受けた受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ），Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）を検出回路２へ出力する。
Then, the receiving antenna 13 of the
検出回路２は、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ），Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）を受けると、その受けた受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）を１個の時間においてフーリエ変換してＭ個の周波数成分Ｒ０＿１（ｆ）～Ｒ０＿Ｍ（ｆ）を取得し（ステップＳ９）、受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）をｋ（ｋは、３以上の整数）個の時間ｔ１～ｔｋにおいてフーリエ変換してｋ組の周波数成分｛Ｒ１＿１（ｆ）～Ｒ１＿Ｍ（ｆ）｝＿１～｛Ｒ１＿１（ｆ）～Ｒ１＿Ｍ（ｆ）｝＿ｋを取得する（ステップＳ１０）。
When the
ここで、Ｒ１＿１（ｆ）＿１～Ｒ１＿１（ｆ）＿ｋは、ｋ個の時間ｔ１～ｔｋにおける検出素子３－１からの受信信号Ｒ１（ｔ）の周波数成分を表わし、Ｒ１＿２（ｆ）＿１～Ｒ１＿２（ｆ）＿ｋは、ｋ個の時間ｔ１～ｔｋにおける検出素子３－２からの受信信号Ｒ１（ｔ）の周波数成分を表わし、以下、同様にして、Ｒ１＿Ｍ（ｆ）＿１～Ｒ１＿Ｍ（ｆ）＿ｋは、ｋ個の時間ｔ１～ｔｋにおける検出素子３－Ｍからの受信信号Ｒ１（ｔ）の周波数成分を表わす。 Here, R1_1(f)_1 to R1_1(f)_k represent the frequency components of the received signal R1(t) from detection element 3-1 at k times t 1 to t k , R1_2(f)_1 to R1_2(f)_k represent the frequency components of the received signal R1(t) from detection element 3-2 at k times t 1 to t k , and similarly, R1_M(f)_1 to R1_M(f)_k represent the frequency components of the received signal R1(t) from detection element 3-M at k times t 1 to t k .
ステップＳ１０の後、検出回路２は、ｉ＝１を設定する（ステップＳ１１）。そして、検出回路２は、周波数成分Ｒ０＿ｉ（ｆ）に基づいて共振周波数ｆ０＿ｉを検出し（ステップＳ１２）、周波数成分Ｒ１＿ｉ（ｆ）＿１～Ｒ１＿ｉ（ｆ）＿ｋに基づいて共振周波数ｆ１＿ｉ＿１～ｆ１＿ｉ＿ｋを検出する（ステップＳ１３）。
After step S10, the
そうすると、検出回路２は、共振周波数ｆ０＿ｉ，ｆ１＿ｉ＿１～ｆ１＿ｉ＿ｋに基づいて共振周波数の変化量Δｆ＿ｉが時間ｔに対して低下することを検出することによって検出素子３－ｉにおいて検出対象物Ｄｍ＿ｉが検出されたことを検知する（ステップＳ１４）。この場合、検出回路２は、Δｆ＿ｉ＿１＝ｆ０＿ｉ－ｆ１＿ｉ＿１、Δｆ＿ｉ＿２＝ｆ０＿ｉ－ｆ１＿ｉ＿２、・・・、Δｆ＿ｉ＿ｋ＝ｆ０＿ｉ－ｆ１＿ｉ＿ｋを算出し、ｋ個の時間ｔ１～ｔｋを説明変数とし、ｋ個の変化量Δｆ＿ｉ＿１～Δｆ＿ｉ＿ｋを目的変数とする回帰関数ＲＧＦを最小二乗法によって求める。そして、検出回路２は、その求めた回帰関数ＲＧＦの変化量Δｆ＿ｉ（目的関数）が時間（説明変数）に対して図１３に示すように徐々に低下するとき、検出素子３－ｉにおいて検出対象物Ｄｍ＿ｉが検出されたことを検知する。
Then, the
ステップＳ１４の後、検出回路２は、ｉ＝Ｍであるか否かを判定する（ステップＳ１５）。
After step S14, the
ステップＳ１５において、ｉ＝Ｍでないと判定されたとき、検出回路２は、ｉ＝ｉ＋１を設定する（ステップＳ１６）。その後、一連の動作は、ステップＳ１２へ移行し、ステップＳ１５において、ｉ＝Ｍであると判定されるまで、ステップＳ１２～ステップＳ１６が繰り返し実行される。
If it is determined in step S15 that i is not equal to M, the
そして、ステップＳ１５において、ｉ＝Ｍであると判定されると判定されると、一連の動作が終了する。 Then, in step S15, when it is determined that i=M, the series of operations ends.
図１９は、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ），Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）を示す概念図である。また、図２０は、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ），Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）をフーリエ変換したときの周波数成分を示す概念図である。なお、図２０において、ｋ個の時間ｔ１～ｔｋのｋをｋ＝４とする。 Fig. 19 is a conceptual diagram showing received signals R0_SPM_D(t) and R1_SPM_D(t). Fig. 20 is a conceptual diagram showing frequency components obtained by Fourier transforming received signals R0_SPM_D(t) and R1_SPM_D(t). In Fig. 20, k in k times t 1 to t k is set to k=4.
図１９を参照して、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）は、時間ｔに対して、Ｍ個の検出素子３－１～３－ＭにおけるＭ個の振動子２４が振動電場Ｅのみによって振動しているときのＭ個の振動子２４からの受信信号Ｒ０＿１（ｔ）～Ｒ０＿Ｍ（ｔ）が重畳された振動波形からなる。
Referring to FIG. 19, the received signal R0_SPM_D(t) is composed of a vibration waveform in which the received signals R0_1(t) to R0_M(t) from the
また、受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）は、時間ｔに対して、Ｍ個の検出素子３－１～３－ＭにおけるＭ個の振動子２４が検出対象物の影響を受けて振動しているときのＭ個の振動子２４からの受信信号Ｒ１＿１（ｔ）～Ｒ１＿Ｍ（ｔ）が重畳された振動波形からなる。
The received signal R1_SPM_D(t) is composed of a vibration waveform in which the received signals R1_1(t) to R1_M(t) from the
そして、１個の時間ｔ０において、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）をフーリエ変換すると、図２０に示すＭ個の周波数成分Ｒ０＿１（ｆ），Ｒ０＿２（ｆ），・・・，Ｒ０＿Ｍ（ｆ）が得られる。 Then, when the received signal R0_SPM_D(t) is Fourier transformed at one time t0 , M frequency components R0_1(f), R0_2(f), . . . , R0_M(f) shown in FIG. 20 are obtained.
そして、Ｒ０＿１（ｆ），Ｒ０＿２（ｆ），・・・，Ｒ０＿Ｍ（ｆ）において、“Ｒ０”は、振動子２４が振動電場Ｅのみに起因したときの受信信号を表し、“１”，“２”，・・・，“Ｍ”は、それぞれ、検出素子３－１～３－Ｍを表す引数であり、“ｆ”は、周波数を表す。
In R0_1(f), R0_2(f), ..., R0_M(f), "R0" represents the received signal when the
また、ｋ個の時間ｔ１～ｔｋにおいて、受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）をフーリエ変換すると、図２０に示すｋ（＝４）個の周波数成分Ｒ１＿１（ｆ）＿１，Ｒ１＿１（ｆ）＿２，・・・，Ｒ１＿１（ｆ）＿ｋ；Ｒ１＿２（ｆ）＿１，Ｒ１＿２（ｆ）＿２，・・・，Ｒ１＿２（ｆ）＿ｋ；・・・；Ｒ１＿Ｍ（ｆ）＿１，Ｒ１＿Ｍ（ｆ）＿２，・・・，Ｒ１＿Ｍ（ｆ）＿ｋが得られる。 Furthermore, when the received signal R1_SPM_D(t) is Fourier transformed at k times t1 to tk , k (=4) frequency components R1_1(f)_1, R1_1(f)_2, ..., R1_1(f)_k; R1_2(f)_1, R1_2(f)_2, ..., R1_2(f)_k; ...; R1_M(f)_1, R1_M(f)_2, ..., R1_M(f)_k shown in FIG. 20 are obtained.
そして、Ｒ１＿１（ｆ）＿１，Ｒ１＿１（ｆ）＿２，・・・，Ｒ１＿１（ｆ）＿ｋにおいて、“Ｒ１”は、振動子２４が検出対象物の影響を受けて振動したときの受信信号を表し、“１”は、検出素子３－１を表わし、“１”，“２”，・・・，“ｋ”は、フーリエ変換する時間（ｋ個の時間ｔ１～ｔｋ）を表す引数である。
In R1_1(f)_1, R1_1(f)_2, ..., R1_1(f)_k, "R1" represents the received signal when the
Ｒ１＿２（ｆ）＿１，Ｒ１＿２（ｆ）＿２，・・・，Ｒ１＿２（ｆ）＿ｋ；・・・；Ｒ１＿Ｍ（ｆ）＿１，Ｒ１＿Ｍ（ｆ）＿２，・・・，Ｒ１＿Ｍ（ｆ）＿ｋについても同様である。 The same applies to R1_2(f)_1, R1_2(f)_2, ..., R1_2(f)_k; ...; R1_M(f)_1, R1_M(f)_2, ..., R1_M(f)_k.
そして、周波数成分Ｒ０＿１（ｆ）に基づいて、周波数成分Ｒ０＿１（ｆ）の振幅が最大になるときの周波数が１番目の検出素子３－１の共振周波数ｆ０＿１として検出され、周波数成分Ｒ０＿２（ｆ）に基づいて、周波数成分Ｒ０＿２（ｆ）の振幅が最大になるときの周波数が２番目の検出素子３－２の共振周波数ｆ０＿２として検出され、以下、同様にして、周波数成分Ｒ０＿Ｍ（ｆ）に基づいて、周波数成分Ｒ０＿Ｍ（ｆ）の振幅が最大になるときの周波数がＭ番目の検出素子３－Ｍの共振周波数ｆ０＿Ｍとして検出される（図２０参照）。 Then, based on the frequency component R0_1(f), the frequency at which the amplitude of the frequency component R0_1(f) is maximum is detected as the resonant frequency f0_1 of the first detection element 3-1, and based on the frequency component R0_2(f), the frequency at which the amplitude of the frequency component R0_2(f) is maximum is detected as the resonant frequency f0_2 of the second detection element 3-2, and similarly, based on the frequency component R0_M(f), the frequency at which the amplitude of the frequency component R0_M(f) is maximum is detected as the resonant frequency f0_M of the Mth detection element 3-M (see FIG. 20).
また、周波数成分Ｒ１＿１（ｆ）＿１に基づいて、周波数成分Ｒ１＿１（ｆ）＿１の振幅が最大になるときの周波数が１番目の検出素子３－１の時間ｔ１における共振周波数ｆ１＿１＿１として検出され、周波数成分Ｒ１＿１（ｆ）＿２に基づいて、周波数成分Ｒ１＿１（ｆ）＿２の振幅が最大になるときの周波数が１番目の検出素子３－１の時間ｔ２における共振周波数ｆ１＿１＿２として検出され、以下、同様にして、周波数成分Ｒ１＿１（ｆ）＿ｋに基づいて、周波数成分Ｒ１＿１（ｆ）＿ｋの振幅が最大になるときの周波数が１番目の検出素子３－１の時間ｔｋにおける共振周波数ｆ１＿１＿ｋとして検出される（図２０参照）。 Furthermore, based on the frequency component R1_1(f)_1, the frequency when the amplitude of the frequency component R1_1(f)_1 is maximum is detected as the resonant frequency f1_1_1 of the first detection element 3-1 at time t 1 , and based on the frequency component R1_1(f)_2, the frequency when the amplitude of the frequency component R1_1(f)_2 is maximum is detected as the resonant frequency f1_1_2 of the first detection element 3-1 at time t 2. Similarly, based on the frequency component R1_1(f)_k, the frequency when the amplitude of the frequency component R1_1(f)_k is maximum is detected as the resonant frequency f1_1_k of the first detection element 3-1 at time t k (see FIG. 20).
更に、周波数成分Ｒ１＿２（ｆ）＿１に基づいて、周波数成分Ｒ１＿２（ｆ）＿１の振幅が最大になるときの周波数が２番目の検出素子３－２の時間ｔ１における共振周波数ｆ１＿２＿１として検出され、周波数成分Ｒ１＿２（ｆ）＿２に基づいて、周波数成分Ｒ１＿２（ｆ）＿２の振幅が最大になるときの周波数が２番目の検出素子３－２の時間ｔ２における共振周波数ｆ１＿２＿２として検出され、以下、同様にして、周波数成分Ｒ１＿２（ｆ）＿ｋに基づいて、周波数成分Ｒ１＿２（ｆ）＿ｋの振幅が最大になるときの周波数が２番目の検出素子３－２の時間ｔｋにおける共振周波数ｆ１＿２＿ｋとして検出される（図２０参照）。 Furthermore, based on the frequency component R1_2(f)_1, the frequency when the amplitude of the frequency component R1_2(f)_1 is maximum is detected as the resonant frequency f1_2_1 of the second detection element 3-2 at time t 1 , and based on the frequency component R1_2(f)_2, the frequency when the amplitude of the frequency component R1_2(f)_2 is maximum is detected as the resonant frequency f1_2_2 of the second detection element 3-2 at time t 2. Similarly, based on the frequency component R1_2(f)_k, the frequency when the amplitude of the frequency component R1_2(f)_k is maximum is detected as the resonant frequency f1_2_k of the second detection element 3-2 at time t k (see FIG. 20).
以下、同様にして、周波数成分Ｒ１＿Ｍ（ｆ）＿１に基づいて、周波数成分Ｒ１＿Ｍ（ｆ）＿１の振幅が最大になるときの周波数がＭ番目の検出素子３－Ｍの時間ｔ１における共振周波数ｆ１＿Ｍ＿１として検出され、周波数成分Ｒ１＿Ｍ（ｆ）＿２に基づいて、周波数成分Ｒ１＿Ｍ（ｆ）＿２の振幅が最大になるときの周波数がＭ番目の検出素子３－Ｍの時間ｔ２における共振周波数ｆ１＿Ｍ＿２として検出され、以下、同様にして、周波数成分Ｒ１＿Ｍ（ｆ）＿ｋに基づいて、周波数成分Ｒ１＿Ｍ（ｆ）＿ｋの振幅が最大になるときの周波数がＭ番目の検出素子３－Ｍの時間ｔｋにおける共振周波数ｆ１＿Ｍ＿ｋとして検出される（図２０参照）。 Similarly, based on the frequency component R1_M(f)_1, the frequency when the amplitude of the frequency component R1_M(f)_1 is maximum is detected as the resonant frequency f1_M_1 of the M-th detection element 3-M at time t 1 , and based on the frequency component R1_M(f)_2, the frequency when the amplitude of the frequency component R1_M(f)_2 is maximum is detected as the resonant frequency f1_M_2 of the M-th detection element 3-M at time t 2 , and similarly, based on the frequency component R1_M(f)_k, the frequency when the amplitude of the frequency component R1_M(f)_k is maximum is detected as the resonant frequency f1_M_k of the M-th detection element 3-M at time t k (see FIG. 20).
そうすると、検出回路２は、共振周波数ｆ０＿１，ｆ１＿１＿１～ｆ１＿１＿ｋに基づいて、上述した方法によって、１番目の検出素子３－１における共振周波数の変化量Δｆ＿１の時間依存性を示す回帰関数ＲＧＦ＿１を求め、共振周波数ｆ０＿２，ｆ１＿２＿１～ｆ１＿２＿ｋに基づいて、上述した方法によって、２番目の検出素子３－２における共振周波数の変化量Δｆ＿２の時間依存性を示す回帰関数ＲＧＦ＿２を求め、以下、同様にして、共振周波数ｆ０＿Ｍ，ｆ１＿Ｍ＿１～ｆ１＿Ｍ＿ｋに基づいて、Ｍ番目の検出素子３－Ｍにおける共振周波数の変化量Δｆ＿Ｍの時間依存性を示す回帰関数ＲＧＦ＿Ｍを求める。
Then, the
そして、検出回路２は、回帰関数ＲＧＦ＿１の変化量Δｆ＿１（目的関数）が時間（説明変数）に対して図１３に示すように徐々に低下するとき、検出素子３－１において検出対象物Ｄｍ＿１が検出されたことを検知し、回帰関数ＲＧＦ＿２の変化量Δｆ＿２（目的関数）が時間（説明変数）に対して図１３に示すように徐々に低下するとき、検出素子３－２において検出対象物Ｄｍ＿２が検出されたことを検知し、以下、同様にして、回帰関数ＲＧＦ＿Ｍの変化量Δｆ＿Ｍ（目的関数）が時間（説明変数）に対して図１３に示すように徐々に低下するとき、検出素子３－Ｍにおいて検出対象物Ｄｍ＿Ｍが検出されたことを検知する（図１８のステップＳ１４参照）。
Then, when the change Δf_1 (objective function) of the regression function RGF_1 gradually decreases with time (explanatory variable) as shown in FIG. 13, the
図１８に示すフローチャートのステップＳ１において、タイミングｔが、電磁場ＥＷをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電するタイミングＴＳＰであるか否かを判定するのは、次の理由による。 In step S1 of the flowchart shown in FIG. 18, the reason why it is determined whether or not the timing t is the timing TSP at which the electromagnetic field EW is wirelessly fed to the M detection elements 3-1 to 3-M is as follows.
検出装置１０においては、送受信装置１は、遠隔で、電磁場ＥＷをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電してＭ個の検出素子３－１～３－ＭにおけるＭ個の振動子２４の共振周波数を計測してＭ個の検出素子３－１～３－Ｍにおける検出対象物を検出することを半永久的に実行する。そして、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍは、電磁場ＥＷの供給源を備えておらず、送受信装置１が電磁場ＥＷをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電すれば、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍが動作する。その結果、送受信装置１は、常に、電磁場ＥＷをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電する必要は無く、検出対象物を検出すべきタイミングＴＳＰになったときに電磁場ＥＷをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電すればよいからである。
In the
また、ステップＳ８において、受信信号Ｒ０＿１（ｔ）は、検出素子３－１における受信信号Ｒ０（振動子２４が振動電場Ｅのみに起因して振動しているときの受信信号）を表わし、受信信号Ｒ１＿１（ｔ）は、検出素子３－１における受信信号Ｒ１（振動子２４が検出対象物の影響を受けて振動しているときの受信信号）を表わす。受信信号Ｒ０＿２（ｔ），Ｒ１＿２（ｔ）～Ｒ０＿Ｍ（ｔ），Ｒ１＿Ｍ（ｔ）についても同様である。
In addition, in step S8, the received signal R0_1(t) represents the received signal R0 in the detection element 3-1 (the received signal when the
そして、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍは、それぞれ、受信信号Ｒ０＿１（ｔ），Ｒ１＿１～Ｒ０＿Ｍ（ｔ），Ｒ１＿Ｍ（ｔ）をアンテナ２７，２８（またはアンテナ２５，２６）によってほぼ同時に送信すると考えられるので、ステップＳ８において、送受信装置１の受信アンテナ１３は、Ｍ個の受信信号Ｒ０＿１（ｔ）～Ｒ０＿Ｍ（ｔ）が重畳された受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）と、Ｍ個の受信信号Ｒ１＿１（ｔ）～Ｒ１＿Ｍ（ｔ）が重畳された受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）とを無線によって順次受信することになる。
The M detection elements 3-1 to 3-M are considered to transmit the received signals R0_1(t), R1_1 to R0_M(t), and R1_M(t) almost simultaneously via the
更に、Ｍ＝１である場合、検出回路２は、ステップＳ１０において、受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）をｋ個の時間ｔ１～ｔｋにおいてフーリエ変換したとき、ｋ組の周波数成分｛Ｒ１＿１（ｆ）～Ｒ１＿Ｍ（ｆ）｝＿１～｛Ｒ１＿１（ｆ）～Ｒ１＿Ｍ（ｆ）｝＿ｋを取得することになる。その結果、ステップＳ１２～ステップＳ１４が１回だけ実行されることになる。
Furthermore, when M=1, the
更に、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍが、例えば、４個の検出素子３－１～３－４からなる場合、検出装置１０は、図１８に示すフローチャートを実行することによって、４個の検出素子３－１～３－４がそれぞれ図１４において説明したバイオセンサー、力（応力）センサー、温度センサーおよびガスセンサーとして機能し、生体物質、力（応力）、温度およびガスを検出対象物として一度に検出することができる。
Furthermore, if the M detection elements 3-1 to 3-M are, for example, four detection elements 3-1 to 3-4, the
更に、検出回路２は、検出素子３－１～３－Ｍの識別情報ＩＤと、検出素子３－１～３－Ｍにおける振動子２４の共振周波数との対応関係を示す対応表を内蔵する。
Furthermore, the
検出素子３－１～３－Ｍの識別情報ＩＤと、検出素子３－１～３－Ｍにおける振動子２４の共振周波数との対応関係を示す対応表を表１に示す。
Table 1 shows the correspondence between the identification information ID of the detection elements 3-1 to 3-M and the resonant frequency of the
表１において、ＩＤ＿１～ＩＤ＿Ｍは、それぞれ、検出素子３－１～３－Ｍの識別情報を表わし、ｆ１＿１～ｆ１＿Ｍは、それそれ、検出素子３－１～３－Ｍにおける振動子２４の共振周波数（振動子２４が検出対象物の影響を受けて振動しているときの共振周波数）を表す。
In Table 1, ID_1 to ID_M respectively represent the identification information of the detection elements 3-1 to 3-M, and f1_1 to f1_M respectively represent the resonant frequency of the
そして、共振周波数ｆ１＿１～ｆ１＿Ｍは、それそれ、検出素子３－１～３－Ｍの識別情報ＩＤ＿１～ＩＤ＿Ｍに対応付けられる。 The resonant frequencies f1_1 to f1_M are then associated with the identification information ID_1 to ID_M of the detection elements 3-1 to 3-M, respectively.
検出回路２は、図１８に示すフローチャートを実行して検出対象物Ｄｍ＿ｉが検出されたことを検知したとき、表１に示す対応表を参照して、ステップＳ１３において検出した共振周波数ｆ１＿ｉ＿１～ｆ１＿ｉ＿ｋに一致する共振周波数ｆ１（ｆ１＿１～ｆ１＿Ｍのいずれか）を検出し、その検出した共振周波数ｆ１（ｆ１＿１～ｆ１＿Ｍのいずれか）に対応付けられた検出素子の識別情報ＩＤ（ＩＤ＿１～ＩＤ＿Ｍのいずれか）を検出して、検出対象物Ｄｍ＿ｉを検出した検出素子（検出素子３－１～３－Ｍのいずれか）を特定する。また、検出回路２は、共振周波数ｆ１（ｆ１＿１～ｆ１＿Ｍのいずれか）に基づいて検出対象物Ｄｍ＿ｉ（温度およびガス等のいずれか）を特定する。
When the
その結果、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍを所定の領域内に配置することによって、所定の領域内において少なくとも１つの検出対象物を検出した範囲を特定することができる。 As a result, by arranging M detection elements 3-1 to 3-M within a specified area, it is possible to identify the range within the specified area in which at least one detection object is detected.
また、所定の領域内において少なくとも１つの検出対象物を検出した範囲を特定することを所定の時間間隔で繰り返し実行することによって、所定の領域内において少なくとも１つの検出対象物を検出した範囲が変化したか否かを検出できる。 In addition, by repeatedly identifying the range in which at least one detection object is detected within a specified area at a specified time interval, it is possible to detect whether the range in which at least one detection object is detected within the specified area has changed.
図２１は、実施の形態１による別の検出装置の概略図である。実施の形態１による検出装置は、図２１に示す検出装置１０Ａであってもよい。
Figure 21 is a schematic diagram of another detection device according to
図２１を参照して、検出装置１０Ａは、図１に示す検出装置１０の送信アンテナ１２および受信アンテナ１３をアンテナ１７に変えたものであり、その他は、図１に示す検出装置１０と同じである。
Referring to FIG. 21, the
検出装置１０Ａにおいて、アンテナ１７は、発生回路によって発生された電磁場ＥＷを、一定期間、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電し、一定期間が経過すると、電磁場ＥＷのＭ個の検出素子３－１～３－Ｍへの無線給電を停止する。その後、アンテナ１７は、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍから受信信号Ｒを受信し、その受信した受信信号Ｒを受信回路へ出力する。
In the
このように、アンテナ１７は、送信アンテナ１２および受信アンテナ１３の両方の機能を果たす１個のアンテナである。
In this way,
検出装置１０Ａの動作は、図１８に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２を「電磁場ＥＷを発生し、その発生した電磁場ＥＷを、アンテナ１７によって、一定期間、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電するステップ」に変え、ステップＳ８を「アンテナ１７がＭ個の受信信号Ｒ０＿１（ｔ）～Ｒ０＿Ｍ（ｔ）が重畳された受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）と、Ｍ個の受信信号Ｒ１＿１（ｔ）～Ｒ１＿Ｍ（ｔ）が重畳された受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）とを無線によって受信するステップ」に変えたフローチャートに従って実行される。
The operation of the
図２２は、実施の形態１における別の検出素子の概略図である。実施の形態１における検出素子は、図２２に示す検出素子３－１Ｂであってもよい。
Figure 22 is a schematic diagram of another detection element in
図２２を参照して、検出素子３－１Ｂは、図２から図４に示す検出素子３－１のアンテナ２７，２８を削除したものであり、その他は、検出素子３－１と同じである。その結果、検出素子３－１Ｂは、アンテナ２５，２６からなる１個のアンテナ部材を有する。
Referring to FIG. 22, detection element 3-1B is the same as detection element 3-1 shown in FIGS. 2 to 4 except that
検出素子３－１Ｂは、図６から図１１に示す製造方法において、図６および図７に示すガラスプロセスにおける工程（Ａ－４）～工程（Ａ－９）を削除して構造物ＣＯＭＰ１を作製し、その後、図６および図７に示すガラスプロセスにおける工程（Ａ－１）～工程（Ａ－９）を実行して構造物ＣＯＭＰ２を作製する製造方法によって作製される。この場合、構造物ＣＯＭＰ１は、工程（Ａ－３）が終了した基板２３に送廃液口２３３を形成した構造からなる。
Detection element 3-1B is produced by a manufacturing method shown in Figures 6 to 11 in which structure COMP1 is produced by eliminating steps (A-4) to (A-9) in the glass process shown in Figures 6 and 7, and then structure COMP2 is produced by carrying out steps (A-1) to (A-9) in the glass process shown in Figures 6 and 7. In this case, structure COMP1 has a structure in which a liquid supply/
検出素子３－１Ｂにおいては、アンテナ２５，２６（１個のアンテナ部材）は、一定期間、送受信装置１（または送受信装置１Ａ）から無線給電された電磁場ＥＷを無線によって受信し、その受信した電磁場ＥＷに基づく振動電場Ｅを振動子２４に印加する。その後、アンテナ２５，２６（１個のアンテナ部材）は、振動子２４の振動波形からなる受信信号Ｒ０（ｔ），Ｒ１（ｔ）を受信し、その受信した受信信号Ｒ０（ｔ），Ｒ１（ｔ）を無線によって送受信装置１（または送受信装置１Ａ）へ順次送信する。
In the detection element 3-1B, the
なお、検出素子３－１Ｂは、アンテナ２５，２６に代えてアンテナ２７，２８を備えていてもよい。この場合、アンテナ２７，２８は、１個のアンテナ部材を構成する。つまり、検出素子３－１Ｂは、アンテナ２５，２６からなる１個のアンテナ部材と、アンテナ２７，２８からなる１個のアンテナ部材とのうちのいずれか一方を備えていればよい。
The detection element 3-1B may be equipped with
検出素子３－１Ｂがアンテナ２５，２６に代えてアンテナ２７，２８を備える場合、検出素子３－１Ｂは、図６から図１１に示す製造方法において、図６および図７に示すガラスプロセスを実行して図７に示す構造物ＣＯＭＰ１を作製し、その後、図６および図７に示すガラスプロセスにおける工程（Ａ－４）～工程（Ａ－１０）を削除して構造物ＣＯＭＰ２を作製する製造方法によって作製される。この場合、構造物ＣＯＭＰ２は、工程（Ａ－３）に示す“凹部２３１”および“支持部材２３２”に代えてそれぞれ“凹部２１１”および“支持部材２１２”が形成された基板２１からなる。
When the detection element 3-1B has
図１に示す検出装置１０のＭ個の検出素子３－１～３－Ｍの各々が検出素子３－１Ｂからなる場合、検出装置１０の動作は、図１８に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２を「電磁場ＥＷを発生し、その発生した電磁場ＥＷを、送信アンテナ１２によって、一定期間、Ｍ個の検出素子３－１（３－１Ｂ）～３－Ｍ（３－１Ｂ）に無線給電するステップ」に変え、ステップＳ３を「アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が電磁場ＥＷを無線によって、一定期間、受信するステップ」に変え、ステップＳ７を「アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が受信信号Ｒ０（ｔ），Ｒ１（ｔ）を無線によって送信するステップ」に変えたフローチャートに従って実行される。
When each of the M detection elements 3-1 to 3-M of the
また、図２１に示す検出装置１０ＡのＭ個の検出素子３－１～３－Ｍの各々が検出素子３－１Ｂからなる場合、検出装置１０Ａの動作は、図１８に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２を「電磁場ＥＷを発生し、その発生した電磁場ＥＷを、アンテナ１７によって、一定期間、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電するステップ」に変え、ステップＳ３を「アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が電磁場ＥＷを無線によって、一定期間、受信するステップ」に変え、ステップＳ７を「アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が受信信号Ｒ０（ｔ），Ｒ１（ｔ）を無線によって送信するステップ」に変え、ステップＳ８を「アンテナ１７が、Ｍ個の受信信号Ｒ０＿１（ｔ）～Ｒ０＿Ｍ（ｔ）が重畳された受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）と、Ｍ個の受信信号Ｒ１＿１（ｔ）～Ｒ１＿Ｍ（ｔ）が重畳された受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）とを無線によって順次受信するステップ」に変えたフローチャートに従って実行される。
In addition, when each of the M detection elements 3-1 to 3-M of the
Ｍ個の検出素子３－１～３－ＭにおけるＭ個の振動子２４のＭ個の共振周波数が同じである場合の検出装置１０の動作について説明する。
The operation of the
この場合、送受信装置１は、発生回路および受信回路に追加して制御回路を備える。制御回路は、検出素子３－１～３－Ｍの識別情報ＩＤ＿１～ＩＤ＿Ｍと、送受信装置１の位置を基準とした検出素子３－１～３－Ｍの配置位置の方向θ３－１～θ３－Ｍとを相互に対応付けた対応表を保持する。検出素子３－１～３－Ｍの識別情報ＩＤ＿１～ＩＤ＿Ｍと、送受信装置１の位置を基準とした検出素子３－１～３－Ｍの配置位置の方向θ３－１～θ３－Ｍとの対応関係を示す対応表を表２に示す。
In this case, the transmitting/
表２において、検出素子３－１～３－Ｍの配置位置の方向θ３－１～θ３－Ｍは、それぞれ、検出素子３－１～３－Ｍの識別情報ＩＤ＿１～ＩＤ＿Ｍに対応付けられる。 In Table 2, the directions θ 3-1 to θ 3- M of the arrangement positions of the detection elements 3-1 to 3- M correspond to the identification information ID_1 to ID_M of the detection elements 3-1 to 3-M, respectively.
送受信装置１の位置を［ｘ１，ｙ１］とし、検出素子３－１の位置を［ｘ３－１，ｙ３－１］とすると、方向θ３－１は、次式によって算出される。
If the position of the transmitting/
θ３－１＝ｔａｎ－１［｜ｙ３－１－ｙ１｜／｜ｘ３－１－ｘ１｜］・・・（２）
検出素子３－２～３－Ｍの位置をそれぞれ［ｘ３－２，ｙ３－２］～［ｘ３－Ｍ，ｙ３－Ｍ］とすると、式（２）の“ｘ３－１”，“ｙ３－１”に代えてそれぞれ“ｘ３－２”，“ｙ３－２”を式（２）に代入することによって方向θ３－２が算出され、以下、同様にして、式（２）の“ｘ３－１”，“ｙ３－１”に代えてそれぞれ“ｘ３－Ｍ”，“ｙ３－Ｍ”を式（２）に代入することによって方向θ３－Ｍが算出される。
θ 3-1 = tan -1 [|y 3-1 -y 1 |/|x 3-1 -x 1 |]...(2)
If the positions of detection elements 3-2 to 3-M are [ x3-2 , y3-2 ] to [ x3-M , y3 -M ], respectively, the direction θ3-2 is calculated by substituting " x3-2 " and " y3-2 " into equation (2) in place of " x3-1 " and " y3-1 " respectively, and similarly, the direction θ3 -M is calculated by substituting "x3 - M " and "y3 - M " into equation (2) in place of "x3-1" and " y3-1 " respectively.
送受信装置１の発生回路は、電磁場ＥＷを発生し、その発生した電磁場ＥＷを搬送波（例えば、１ＧＨｚの搬送波）に重畳して送信アンテナ１２へ供給する。制御回路は、電磁場ＥＷを検出素子３－１に無線給電する場合、表２に示す対応表を参照して、識別情報ＩＤ＿１に対応付けられた方向θ３－１に基づいて、電磁場ＥＷが重畳された搬送波を、方向θ３－１を有する指向性の電波によって送信するように送信アンテナ１２を制御する。送受信装置１の制御回路は、電磁場ＥＷが重畳された搬送波をそれぞれ検出素子３－２～３－Ｍへ無線給電する場合も、同様にして、電磁場ＥＷが重畳された搬送波を、それぞれ、方向θ３－２～θ３－Ｍを有する指向性の電波によって送信するように送信アンテナ１２を制御する。
The generating circuit of the transmitting/
なお、指向性を有する電波の送信方法は、周知であるので、その詳細についての説明は、省略する。 The method of transmitting directional radio waves is well known, so a detailed explanation will be omitted.
図２３は、図１に示す検出装置１０の動作を説明するための別のフローチャートである。なお、図２３においては、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍが送受信装置１の送信アンテナ１２によって送信された電磁波ＥＷの到達範囲内に配置されていることを前提とし、Ｍ個の検出素子３－１～３－ＭにおけるＭ個の振動子２４のＭ個の共振周波数が相互に同じであることを前提とする。
Figure 23 is another flowchart for explaining the operation of the
図２３に示すフローチャートは、図１８に示すフローチャートのステップＳ２をステップＳ２１，Ｓ２２に変え、図１８に示すフローチャートのステップＳ８～Ｓ１６をステップＳ２３～Ｓ２８に変えたものであり、その他は、図１８に示すフローチャートと同じである。 The flowchart shown in FIG. 23 is the same as the flowchart shown in FIG. 18, except that step S2 in the flowchart shown in FIG. 18 is replaced with steps S21 and S22, and steps S8 to S16 in the flowchart shown in FIG. 18 are replaced with steps S23 to S28.
図２３を参照して、検出装置１０の動作が開始されると、上述したステップＳ１が実行され、ステップＳ１において、タイミングｔが、電磁場ＥＷをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電するタイミングＴＳＰであると判定されると、送受信装置１の制御回路は、ｉ＝１を設定する（ステップＳ２１）。
Referring to FIG. 23, when the operation of the
そして、発生回路は、電磁場ＥＷを発生し、その発生した電磁場ＥＷを搬送波に重畳して送信アンテナ１２へ供給する。制御回路は、表２に示す対応表を参照して、送受信装置１から検出素子３－ｉへの方向θ３－ｉに基づいて、電磁場ＥＷが重畳された搬送波を、方向θ３－ｉを有する指向性の電波によって送信するように送信アンテナ１２を制御する。そうすると、送信アンテナ１２は、制御回路からの制御に従って、発生回路からの搬送波（電磁場ＥＷが重畳された搬送波）を、方向θ３－ｉを有する指向性の電波によって検出素子３－ｉに無線給電する（ステップＳ２２）。
The generating circuit then generates an electromagnetic field EW, superimposes the generated electromagnetic field EW on a carrier wave, and supplies the superimposed electromagnetic field EW to the transmitting antenna 12. The control circuit refers to the correspondence table shown in Table 2, and controls the transmitting antenna 12 based on the direction θ 3-i from the transmitting/
ステップＳ２２の後、検出素子３－ｉは、図１８において説明したステップＳ３～Ｓ７を順次実行する。 After step S22, the detection element 3-i sequentially executes steps S3 to S7 described in FIG. 18.
ステップＳ７の後、送受信装置１の受信回路は、受信アンテナ１３を介して受信信号Ｒ０（ｔ）＿ｉ，Ｒ１（ｔ）＿ｉを無線によって順次受信し（ステップＳ２３）、その受信した受信信号Ｒ０（ｔ）＿ｉ，Ｒ１（ｔ）＿ｉを検出回路２へ出力する。
After step S7, the receiving circuit of the transmitting/
検出回路２は、受信信号Ｒ０（ｔ）＿ｉ，Ｒ１（ｔ）＿ｉを受け、その受けた受信信号Ｒ０（ｔ）＿ｉに基づいて共振周波数ｆ０（ｔ）＿ｉを検出し（ステップＳ２４）、受信信号Ｒ１（ｔ）＿ｉに基づいて共振周波数ｆ１（ｔ）＿ｉを検出する（ステップＳ２５）。
The
そして、検出回路２は、共振周波数ｆ０（ｔ）＿ｉ，ｆ１（ｔ）＿ｉに基づいて共振周波数の変化量Δｆ（ｔ）＿ｉが時間ｔに対して低下することを検出することによって検出素子３－ｉにおいて検出対象物Ｄｍ＿ｉが検出されたことを検知する（ステップＳ２６）。
Then, the
その後、検出回路２は、ｉ＝Ｍであるか否かを判定する（ステップＳ２７）。
Then, the
ステップＳ２７において、ｉ＝Ｍでないと判定されたとき、検出回路２は、ｉ＝ｉ＋１を設定する（ステップＳ２８）。その後、一連の動作は、ステップＳ２２へ移行し、ステップＳ２７において、ｉ＝Ｍであると判定されるまで、ステップＳ２２，Ｓ３～Ｓ７，Ｓ２３～ステップＳ２８が繰り返し実行される。
If it is determined in step S27 that i is not equal to M, the
そして、ステップＳ２７において、ｉ＝Ｍであると判定されると判定されると、一連の動作が終了する。 Then, in step S27, if it is determined that i=M, the series of operations ends.
図２３に示すフローチャートによれば、電磁場ＥＷを１個の検出素子３－ｉに無線給電し、１個の検出素子３－ｉから受信した受信信号Ｒ０（ｔ）＿ｉ，Ｒ１（ｔ）＿ｉに基づいて検出素子３－ｉにおいて検出対象物Ｄｍ＿ｉが検出されたことを検知すること（ステップＳ２４～Ｓ２６参照）をＭ個の検出素子３－１～３－Ｍの全てについて実行するので、Ｍ個の検出素子３－１～３－ＭにおけるＭ個の振動子２４のＭ個の共振周波数が同じであっても、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍにおいて同じ検出対象物が検出されたことを遠隔で正確に検知できる。
According to the flowchart shown in FIG. 23, the electromagnetic field EW is wirelessly fed to one detection element 3-i, and detection of the detection object Dm_i in the detection element 3-i is detected based on the reception signals R0(t)_i, R1(t)_i received from the one detection element 3-i (see steps S24 to S26) is performed for all M detection elements 3-1 to 3-M. Therefore, even if the M resonant frequencies of the
そして、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍを所定の領域内に配置することによって所定の領域内において１個の検出対象物を検出した範囲を特定することができる。 By arranging M detection elements 3-1 to 3-M within a specified area, it is possible to identify the range within the specified area in which a single detection target is detected.
また、所定の領域内において１個の検出対象物を検出した範囲を特定することを所定の時間間隔で繰り返し実行することによって、所定の領域内において１個の検出対象物を検出した範囲が変化したか否かを検出できる。 In addition, by repeatedly identifying the range in which a single detection target is detected within a specified area at a specified time interval, it is possible to detect whether the range in which a single detection target is detected within a specified area has changed.
検出装置１０Ａの動作は、図２３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２２を「電磁場ＥＷを発生し、アンテナ１７が、発生回路からの電磁場ＥＷが重畳された搬送波を、方向θ３－ｉを有する指向性の電波によって、一定の期間、検出素子３－ｉに無線給電するステップ」に変え、ステップＳ２３を「アンテナ１７が受信信号Ｒ０（ｔ）＿ｉ，Ｒ１（ｔ）＿ｉを無線によって順次受信するステップ」に変えたフローチャートに従って実行される。
The operation of the
図１に示す検出装置１０のＭ個の検出素子３－１～３－Ｍの各々が検出素子３－１Ｂからなる場合、検出装置１０の動作は、図２３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２２を「電磁場ＥＷを発生し、その発生した電磁場ＥＷが重畳された搬送波を、方向θ３－ｉを有する指向性の電波によって、一定期間、検出素子３－ｉに無線給電するステップ」に変え、ステップＳ３を「アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が搬送波（電磁場ＥＷが重畳された搬送波）を無線によって、一定期間、受信するステップ」に変え、ステップＳ７を「アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が受信信号Ｒ０（ｔ）＿ｉ，Ｒ１（ｔ）＿ｉを無線によって送信するステップ」に変えたフローチャートに従って実行される。
When each of the M detection elements 3-1 to 3-M of the
また、図２１に示す検出装置１０ＡのＭ個の検出素子３－１～３－Ｍの各々が検出素子３－１Ｂからなる場合、検出装置１０Ａの動作は、図２３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２２を「電磁場ＥＷを発生し、アンテナ１７が、発生回路からの電磁場ＥＷが重畳された搬送波を、方向θ３－ｉを有する指向性の電波によって、一定期間、検出素子３－ｉに無線給電するステップ」に変え、ステップＳ３を「アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が搬送波（電磁場ＥＷが重畳された搬送波）を無線によって、一定期間、受信するステップ」に変え、ステップＳ７を「アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が受信信号Ｒ０（ｔ）＿ｉ，Ｒ１（ｔ）＿ｉを無線によって送信するステップ」に変え、ステップＳ２３を「アンテナ１７が受信信号Ｒ０（ｔ）＿ｉ，Ｒ１（ｔ）＿ｉを無線によって受信するステップ」に変えたフローチャートに従って実行される。
21, when each of the M detection elements 3-1 to 3-M of the
図２３に示すフローチャートについてのその他の説明は、図１８に示すフローチャートについての説明と同じである。 The rest of the explanation for the flowchart shown in FIG. 23 is the same as the explanation for the flowchart shown in FIG. 18.
図２４は、実施の形態１による検出対象物の検出方法を示すフローチャートである。図２４を参照して、検出対象物の検出が開始されると、送受信装置１は、電磁場ＥＷをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電する（ステップＳ５１）。
Figure 24 is a flowchart showing a method for detecting an object to be detected according to
そして、送受信装置１は、Ｍ個の検出素子３－１～３－ＭにおけるＭ個の振動子２４の電場Ｅ（電磁場ＥＷに基づいた電場）のみに起因した振動波形からなる受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）を無線によってＭ個の検出素子３－１～３－Ｍから受信する（ステップＳ５２）。
Then, the transmission/
また、送受信装置１は、Ｍ個の検出素子３－１～３－ＭにおけるＭ個の振動子２４の検出対象物の影響を受けて振動するときの振動波形からなる受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）を無線によってＭ個の検出素子３－１～３－Ｍから受信する（ステップＳ５３）。
The transmitter/
そうすると、検出回路２は、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）に基づいてＭ個の検出素子３－１～３－ＭのＭ個の振動子２４のＭ個の共振周波数ｆ０（ｔ）＿１～ｆ０（ｔ）＿Ｍを検出する（ステップＳ５４）。
Then, the
引き続いて、検出回路２は、受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）に基づいてＭ個の検出素子３－１～３－ＭのＭ個の振動子２４のＭ個の共振周波数ｆ１（ｔ）＿１～ｆ１（ｔ）＿Ｍを検出する（ステップＳ５５）。
Then, the
そして、検出回路２は、Ｍ個の共振周波数ｆ０（ｔ）＿１～ｆ０（ｔ）＿ＭおよびＭ個の共振周波数ｆ１（ｔ）＿１～ｆ１（ｔ）＿Ｍに基づいて、共振周波数の変化量Δｆ（ｔ）＿１～Δｆ（ｔ）＿Ｍが時間ｔに対して低下することを検出することによってＭ個の検出素子３－１～３－Ｍにおいて検出対象物が検出されたことを検知する（ステップＳ５６）。
Then, based on the M resonant frequencies f0(t)_1 to f0(t)_M and the M resonant frequencies f1(t)_1 to f1(t)_M, the
これによって、検出対象物の検出が終了する。 This completes the detection of the object to be detected.
図２４に示す検出対象物の検出方法において、ステップＳ５１における電磁場ＥＷのＭ個の検出素子３－１～３－Ｍへの無線給電は、図１８に示すフローチャートのステップＳ２を実行することによって実現される。 In the method for detecting an object to be detected shown in FIG. 24, the wireless power supply to the M detection elements 3-1 to 3-M of the electromagnetic field EW in step S51 is realized by executing step S2 of the flowchart shown in FIG. 18.
また、図２４に示す検出対象物の検出方法において、ステップＳ５２における受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）の無線によるＭ個の検出素子３－１～３－Ｍからの受信は、図１８に示すフローチャートのステップＳ８を実行することによって実現される。 In addition, in the method for detecting an object to be detected shown in FIG. 24, the wireless reception of the received signal R0_SPM_D(t) from M detection elements 3-1 to 3-M in step S52 is realized by executing step S8 in the flowchart shown in FIG. 18.
更に、図２４に示す検出対象物の検出方法において、ステップＳ５３における受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）の無線によるＭ個の検出素子３－１～３－Ｍからの受信は、図１８に示すフローチャートのステップＳ８を実行することによって実現される。 Furthermore, in the method for detecting an object to be detected shown in FIG. 24, the wireless reception of the received signal R1_SPM_D(t) from M detection elements 3-1 to 3-M in step S53 is realized by executing step S8 in the flowchart shown in FIG. 18.
更に、図２４に示す検出対象物の検出方法において、ステップＳ５４におけるＭ個の共振周波数ｆ０（ｔ）＿１～ｆ０（ｔ）＿Ｍの検出は、図１８に示すフローチャートのステップＳ１２をｉ＝１～Ｍの全てについて実行することによって実現され、ステップＳ５５におけるＭ個の共振周波数ｆ１（ｔ）＿１～ｆ１（ｔ）＿Ｍの検出は、図１８に示すフローチャートのステップＳ１３をｉ＝１～Ｍの全てについて実行することによって実現され、ステップＳ５６における「Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍにおいて検出対象物が検出されたことを検知すること」は、図１８に示すフローチャートのステップＳ１４をｉ＝１～Ｍの全てについて実行することによって実現される。 Furthermore, in the method for detecting an object to be detected shown in FIG. 24, the detection of M resonant frequencies f0(t)_1 to f0(t)_M in step S54 is realized by executing step S12 of the flowchart shown in FIG. 18 for all i=1 to M, the detection of M resonant frequencies f1(t)_1 to f1(t)_M in step S55 is realized by executing step S13 of the flowchart shown in FIG. 18 for all i=1 to M, and "detecting that an object to be detected has been detected in M detection elements 3-1 to 3-M" in step S56 is realized by executing step S14 of the flowchart shown in FIG. 18 for all i=1 to M.
また、図２４に示す検出対象物の検出方法においては、指向性の電波を用いて電磁場ＥＷをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍへ無線給電してもよい。 In addition, in the method for detecting an object to be detected shown in FIG. 24, the electromagnetic field EW may be wirelessly fed to M detection elements 3-1 to 3-M using directional radio waves.
この場合、ステップＳ５１において、送受信装置１は、指向性の電波によって搬送波（電磁場ＥＷが重畳された搬送波）を１個の検出素子３－ｉに無線給電することをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍの全てについて実行する。このとき、指向性の電波によって搬送波（電磁場ＥＷが重畳された搬送波）を１個の検出素子３－ｉに無線給電することをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍの全てについて実行することは、図２３に示すフローチャートのステップＳ２２をｉ＝１～Ｍの全てについて実行することによって実現される。
In this case, in step S51, the transmission/
また、ステップＳ５２において、送受信装置１は、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）に代えて、Ｍ個の検出素子３－１～３－ＭからＭ個の受信信号Ｒ０（ｔ）＿１～Ｒ０（ｔ）＿Ｍを無線によって受信する。この時、ステップＳ５２におけるＭ個の受信信号Ｒ０（ｔ）＿１～Ｒ０（ｔ）＿Ｍの受信は、図２３に示すフローチャートのステップＳ２３をｉ＝１～Ｍの全てについて実行することによって実現される。
In addition, in step S52, the
更に、ステップＳ５３において、送受信装置１は、受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）に代えて、Ｍ個の検出素子３－１～３－ＭからＭ個の受信信号Ｒ１（ｔ）＿１～Ｒ１（ｔ）＿Ｍを無線によって受信する。この時、ステップＳ５３におけるＭ個の受信信号Ｒ１（ｔ）＿１～Ｒ１（ｔ）＿Ｍの受信は、図２３に示すフローチャートのステップＳ２３をｉ＝１～Ｍの全てについて実行することによって実現される。
Furthermore, in step S53, the
更に、ステップＳ５４において、検出回路２は、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）に代えて、Ｍ個の検出素子３－１～３－ＭからのＭ個の受信信号Ｒ０（ｔ）＿１～Ｒ０（ｔ）＿Ｍに基づいて、Ｍ個の共振周波数ｆ０（ｔ）＿１～ｆ０（ｔ）＿Ｍを検出する。この時、ステップＳ５４におけるＭ個の共振周波数ｆ０（ｔ）＿１～ｆ０（ｔ）＿Ｍの検出は、図２３に示すフローチャートのステップＳ２４をｉ＝１～Ｍの全てについて実行することによって実現される。
Furthermore, in step S54, the
更に、ステップＳ５５において、検出回路２は、受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）に代えて、Ｍ個の検出素子３－１～３－ＭからのＭ個の受信信号Ｒ１（ｔ）＿１～Ｒ１（ｔ）＿Ｍに基づいて、Ｍ個の共振周波数ｆ１（ｔ）＿１～ｆ１（ｔ）＿Ｍを検出する。この時、ステップＳ５５におけるＭ個の共振周波数ｆ１（ｔ）＿１～ｆ１（ｔ）＿Ｍの検出は、図２３に示すフローチャートのステップＳ２５をｉ＝１～Ｍの全てについて実行することによって実現される。
Furthermore, in step S55, the
更に、ステップＳ５６において、Ｍ個の共振周波数ｆ０（ｔ）＿１～ｆ０（ｔ）＿ＭおよびＭ個の共振周波数ｆ１（ｔ）＿１～ｆ１（ｔ）＿Ｍに基づいて、共振周波数の変化量Δｆ（ｔ）＿１～Δｆ（ｔ）＿Ｍが時間ｔに対して低下することを検出することによってＭ個の検出素子３－１～３－Ｍにおいて検出対象物が検出されたことを検知することは、図２３に示すフローチャートのステップＳ２６をｉ＝１～Ｍの全てについて実行することによって実現される。 Furthermore, in step S56, based on the M resonant frequencies f0(t)_1 to f0(t)_M and the M resonant frequencies f1(t)_1 to f1(t)_M, the amount of change in the resonant frequencies Δf(t)_1 to Δf(t)_M is detected over time t, thereby detecting that the object to be detected has been detected in the M detection elements 3-1 to 3-M, by executing step S26 of the flowchart shown in FIG. 23 for all of i = 1 to M.
従って、図２４に示す検出対象物の検出方法は、上述した実施の形態１における説明に基づいた検出方法である。
Therefore, the detection method for the detection target shown in FIG. 24 is a detection method based on the explanation in the above-mentioned
なお、実施の形態１においては、検出素子３－１～３－Ｍの各々において、基板２１は、複数の支持部材２１２を有し、基板２３は、複数の支持部材２３２を有するが、複数の支持部材２１２は、少なくとも１個が金属からなっていればよく、複数の支持部材２３２は、少なくとも１個が金属からなっていればよい。複数の支持部材２１２の少なくとも１個が金属からなっていれば、アンテナ２６を電気的にアンテナ２５に接続でき、複数の支持部材２３２の少なくとも１個が金属からなっていれば、アンテナ２８を電気的にアンテナ２７に接続できるからである。
In the first embodiment, in each of the detection elements 3-1 to 3-M, the
また、支持部材２１２および支持部材２３２の各々は、円柱形状に限らず、三角柱、四角柱、および五角柱等の形状を有していてもよく、長さ方向に垂直な方向における断面形状は、任意の形状からなっていてもよい。
In addition, each of the
更に、空間部ＳＰおよび振動子２４の平面形状は、流線形に限らず、楕円形状であってもよい。
Furthermore, the planar shape of the space SP and the
[実施の形態２]
図２５は、実施の形態２による検出装置の概略図である。図２５を参照して、実施の形態２による検出装置１０Ｂは、図１に示す検出装置１０のＭ個の検出素子３－１～３－ＭをＭ個の検出素子４－１～４－Ｍに変えたものであり、その他は、検出装置１０と同じである。Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍの各々は、複数の振動子２４を含む。
[Embodiment 2]
Fig. 25 is a schematic diagram of a detection device according to
図２６は、図２５に示す検出素子４－１の概略図である。なお、図２６は、複数の振動子２４が３個の振動子２４である場合について検出素子４－１の概略図を示す。
Figure 26 is a schematic diagram of the detection element 4-1 shown in Figure 25. Note that Figure 26 shows a schematic diagram of the detection element 4-1 in the case where the
図２６を参照して、検出素子４－１は、素子ユニットＵｎｉｔ＿１～Ｕｎｉｔ＿３と基台４００とを含む。素子ユニットＵｎｉｔ＿１～Ｕｎｉｔ＿３は、所定の間隔で基台４００上に固定される。素子ユニットＵｎｉｔ＿１～Ｕｎｉｔ＿３の各々は、図２から図４に示す検出素子３－１と同じ構成からなる。
Referring to FIG. 26, the detection element 4-1 includes element units Unit_1 to Unit_3 and a
その結果、検出素子４－１は、素子ユニットＵｎｉｔ＿１～Ｕｎｉｔ＿３を基台４００上に所定の間隔で一列に配列した構成からなる。
As a result, the detection element 4-1 is configured by arranging element units Unit_1 to Unit_3 in a row at a predetermined interval on the
検出素子４－１において、素子ユニットＵｎｉｔ＿１～Ｕｎｉｔ＿３に含まれる３個の振動子２４は、相互に異なる共振周波数（即ち、例えば、相互に異なる厚み）を有する。
In the detection element 4-1, the three
図２５に示す検出素子４－２～４－Ｍの各々も、図２６に示す検出素子４－１と同じ構成からなる。 Each of the detection elements 4-2 to 4-M shown in FIG. 25 has the same configuration as the detection element 4-1 shown in FIG. 26.
図２７は、素子ユニットの配列構造を示す概略図である。図２７を参照して、検出素子４－１がｐ×ｑ（ｐ，ｑの一方は、２以上の整数であり、ｐ，ｑの他方は、１以上の整数である）個の素子ユニットＵｎｉｔ＿１１～Ｕｎｉｔ＿ｐｑを含む場合、ｐ×ｑ個の素子ユニットＵｎｉｔ＿１１～Ｕｎｉｔ＿ｐｑは、ｐ行ｑ列の行列状に配置される。そして、検出素子４－２～４－Ｍの各々も、検出素子４－１と同じようにｐ行ｑ列の行列状に配置されたｐ×ｑ個の素子ユニットＵｎｉｔ＿１１～Ｕｎｉｔ＿ｐｑを含む。 Figure 27 is a schematic diagram showing the arrangement of element units. With reference to Figure 27, when detection element 4-1 includes p x q element units Unit_11 to Unit_pq (one of p and q is an integer of 2 or more, and the other of p and q is an integer of 1 or more), the p x q element units Unit_11 to Unit_pq are arranged in a matrix of p rows and q columns. Similarly to detection element 4-1, each of detection elements 4-2 to 4-M also includes p x q element units Unit_11 to Unit_pq arranged in a matrix of p rows and q columns.
検出素子４－１～４－Ｍの各々において、ｐ×ｑ個の素子ユニットＵｎｉｔ＿１１～Ｕｎｉｔ＿ｐｑにおけるｐ×ｑ個の振動子２４は、相互に異なる共振周波数（即ち、例えば、相互に異なる厚み）を有する。
In each of the detection elements 4-1 to 4-M, the p×
このように、検出素子４－１～４－Ｍにおいては、複数の素子ユニットＵｎｉｔは、列状に配列されていてもよく、行列状に配列されていてもよい。 In this way, in the detection elements 4-1 to 4-M, the multiple element units Unit may be arranged in a row or in a matrix.
そして、検出素子４－１～４－Ｍの各々に含まれる振動子２４の個数は、検出対象物の種類の総数以下である。
The number of
また、検出素子４－１～４－Ｍは、相互に同じ個数の振動子２４（即ち、相互に同じ個数の素子ユニットＵｎｉｔ）を備えていてもよく、相互に異なる個数の振動子２４（即ち、相互に異なる個数の素子ユニットＵｎｉｔ）を備えていてもよい。 Furthermore, the detection elements 4-1 to 4-M may each have the same number of transducers 24 (i.e., the same number of element units), or may each have a different number of transducers 24 (i.e., a different number of element units).
検出素子４－１～４－Ｍが相互に同じ個数の振動子２４（即ち、相互に同じ個数の素子ユニットＵｎｉｔ）を備える場合、検出装置１０Ｂは、検出素子４－１～４－Ｍを用いて個数および種類が相互に同じである検出対象物を検出し、または検出素子４－１～４－Ｍを用いて個数が相互に同じであり、かつ、種類が相互に異なる検出対象物を検出する。
When the detection elements 4-1 to 4-M have the same number of transducers 24 (i.e., the same number of element units), the
個数および種類が相互に同じである検出対象物を検出するとき、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍは、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍにおいて相互に同じ個数および相互に同じ共振周波数の振動子２４を含む。一方、個数が相互に同じであり、かつ、種類が相互に異なる検出対象物を検出するとき、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍは、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍにおいて個数が相互に同じであり、かつ、共振周波数が相互に少なくとも１つ異なる振動子２４を含む。
When detecting objects that are the same in number and type, the M detection elements 4-1 to 4-M include the same number of
図２８は、図２５に示す検出装置１０Ｂの動作を説明するためのフローチャートである。なお、図２８においては、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍが送受信装置１の送信アンテナ１２によって送信された電磁場ＥＷの到達範囲内に配置されていることを前提とする。
Figure 28 is a flowchart for explaining the operation of the
図２８に示すフローチャートは、図２３に示すフローチャートのステップＳ４～ステップＳ７をそれぞれステップＳ４Ａ～ステップＳ７Ａに変え、図２３に示すフローチャートのステップＳ２３～ステップＳ２６をステップＳ２３Ａ，Ｓ２４Ａに変えたものであり、その他は、図２３に示すフローチャートと同じである。 The flowchart shown in FIG. 28 is the same as the flowchart shown in FIG. 23, except that steps S4 to S7 of the flowchart shown in FIG. 23 are replaced with steps S4A to S7A, and steps S23 to S26 of the flowchart shown in FIG. 23 are replaced with steps S23A and S24A.
図２８を参照して、検出装置１０Ｂの動作が開始されると、上述したステップＳ１，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ３が順次実行される。なお、実施の形態２においては、ステップＳ２２において、「電磁場ＥＷが重畳された搬送波は、検出素子４－ｉに無線給電される」ことになる。
Referring to FIG. 28, when the operation of the
そして、ステップＳ３の後、検出素子４－ｉにおいて、アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）は、電磁場ＥＷに基づいた振動電場Ｅを複数の振動子２４に印加する（ステップＳ４Ａ）。
Then, after step S3, in the detection element 4-i, the
その後、検出素子４－ｉにおいて、アンテナ２７，２８（またはアンテナ２５，２６）は、複数の振動子２４の振動波形からなる複数の受信信号Ｒ０＿１（ｔ）～Ｒ０＿ｊｍａｘ（ｔ）が重畳された受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを複数の振動子２４から受信する（ステップＳ５Ａ）。
Thereafter, in the detection element 4-i, the
引き続いて、検出素子４－ｉにおいて、アンテナ２７，２８（またはアンテナ２５，２６）は、複数の振動子２４の振動波形からなる複数の受信信号Ｒ１＿１（ｔ）～Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｔ）が重畳された受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを複数の振動子２４から受信する（ステップＳ６Ａ）。
Subsequently, in the detection element 4-i, the
そうすると、検出素子４－ｉにおいて、アンテナ２７，２８（またはアンテナ２５，２６）は、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを無線によって送信する（ステップＳ７Ａ）。
Then, in the detection element 4-i, the
送受信装置１の受信回路は、受信アンテナ１３を介して、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを無線によって受信し（ステップＳ２３Ａ）、その受信した受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを検出回路２へ出力する。
The receiving circuit of the transmitting/
検出回路２は、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを受信回路から受け、その受けた受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉに基づいて複数の共振周波数の変化量｛Δｆ＿１～Δｆ＿ｊｍａｘ｝＿ｉを検出して複数の検出対象物｛Ｄｍ＿１～Ｄｍ＿ｊｍａｘ｝＿ｉを検出する（ステップＳ２４Ａ）。
The
その後、上述したステップＳ２７が実行され、ステップＳ２７において、ｉ＝Ｍでないと判定されたとき、ステップＳ２７において、ｉ＝Ｍであると判定されるまで、ステップＳ２２，Ｓ３，Ｓ４Ａ～７Ａ，Ｓ２３Ａ，Ｓ２４Ａ，Ｓ２７，Ｓ２８が繰り返し実行される。 Then, step S27 described above is executed, and if it is determined in step S27 that i=M is not satisfied, steps S22, S3, S4A-7A, S23A, S24A, S27, and S28 are repeatedly executed until it is determined in step S27 that i=M is satisfied.
そして、ステップＳ２７において、ｉ＝Ｍであると判定されると、一連の動作が終了する。 Then, in step S27, when it is determined that i=M, the series of operations ends.
図２９は、図２８のステップＳ２４Ａの詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 Figure 29 is a flowchart explaining the detailed operation of step S24A in Figure 28.
図２９を参照して、図２８のステップＳ２３Ａの後、検出回路２は、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを１個の時間においてフーリエ変換して周波数成分Ｒ０＿１（ｆ）＿ｉ～Ｒ０＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉを取得する（ステップＳ３１）。
29, after step S23A in FIG. 28,
そして、検出回路２は、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉをｋ個の時間ｔ１～ｔｋにおいてフーリエ変換して周波数成分｛Ｒ１＿１（ｆ）＿ｉ～Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉ｝＿１～｛Ｒ１＿１（ｆ）＿ｉ～Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉ｝＿ｋを取得する（ステップＳ３２）。
Then,
その後、検出回路２は、ｊ＝１を設定し（ステップＳ３３）、周波数成分｛Ｒ０＿ｊ（ｆ）＿ｉに基づいて共振周波数ｆ０＿ｊ＿ｉを検出する（ステップＳ３４）。
Then, the
引き続いて、検出回路２は、周波数成分｛Ｒ１＿ｊ（ｆ）＿ｉ｝＿１～｛Ｒ１＿ｊ（ｆ）＿ｉ｝＿ｋに基づいてそれぞれ共振周波数｛ｆ１＿ｊ＿ｉ｝＿１～｛ｆ１＿ｊ＿ｉ｝＿ｋを検出する（ステップＳ３５）。
Then, the
そうすると、検出回路２は、図１８のステップＳ１４において説明した方法によって、共振周波数ｆ０＿ｊ＿ｉおよび共振周波数｛ｆ１＿ｊ＿ｉ｝＿１～｛ｆ１＿ｊ＿ｉ｝＿ｋに基づいて共振周波数の変化量Δｆ＿ｊ＿ｉが時間ｔに対して低下することを検出することによって検出素子４－ｉにおいて検出対象物Ｄｍ＿ｊ＿ｉが検出されたことを検知する（ステップＳ３６）。
Then, the
そして、検出回路２は、ｊ＝ｊｍａｘであるか否かを判定する（ステップＳ３７）。ステップＳ３７において、ｊ＝ｊｍａｘでないと判定されたとき、検出回路２は、ｊ＝ｊ＋１を設定する（ステップＳ３８）。その後、一連の動作は、ステップＳ３４へ移行し、ステップＳ３７において、ｊ＝ｊｍａｘであると判定されるまで、ステップＳ３４～ステップＳ３８が繰り返し実行される。そして、ステップＳ３７において、ｊ＝ｊｍａｘであると判定されると、一連の動作は、図２８のステップＳ２７へ移行する。
Then, the
図２９に示すフローチャートにおいて、ステップＳ３４～Ｓ３６がｊ＝１～ｊｍａｘの全てについて実行されることによって、検出素子４－ｉにおけるｊｍａｘ個の共振周波数の変化量Δｆ＿１＿ｉ～Δｆ＿ｊｍａｘ＿ｉが検出される。従って、ｊｍａｘ個の共振周波数の変化量Δｆ＿１＿ｉ～Δｆ＿ｊｍａｘ＿ｉは、図２８に示すフローチャートのステップＳ２４Ａにおける複数の変化量｛Δｆ＿１～Δｆ＿ｊｍａｘ｝＿ｉに等しい。 In the flowchart shown in Fig. 29, steps S34 to S36 are executed for all j = 1 to j max , thereby detecting j max amounts of change Δf_1_i to Δf_j max _i in the resonant frequency of the detection element 4-i. Therefore, the j max amounts of change Δf_1_i to Δf_j max _i in the resonant frequency are equal to the multiple amounts of change {Δf_1 to Δf_j max }_i in step S24A of the flowchart shown in Fig. 28.
図３０は、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ），Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）を示す概念図である。また、図３１は、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ），Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）をフーリエ変換したときの周波数成分を示す概念図である。 Figure 30 is a conceptual diagram showing the received signals R0_SPM_SC(t) and R1_SPM_SC(t). Also, Figure 31 is a conceptual diagram showing the frequency components when the received signals R0_SPM_SC(t) and R1_SPM_SC(t) are Fourier transformed.
なお、図３０および図３１は、１個の検出素子４－ｉにおける受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ），Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）および受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ），Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）をフーリエ変換したときの周波数成分を示す。また、図３１において、ｋ個の時間ｔ１～ｔｋのｋをｋ＝４とする。 30 and 31 show the frequency components obtained by Fourier transforming the received signals R0_SPM_SC(t) and R1_SPM_SC(t) in one detection element 4-i and the received signals R0_SPM_SC(t) and R1_SPM_SC(t). In addition, in FIG. 31, k in k times t 1 to t k is k=4.
図３０を参照して、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）は、１個の検出素子４－ｉにおいて、時間ｔに対して、ｊｍａｘ個の振動子２４が振動電場Ｅのみに起因して振動しているときのｊｍａｘ個の振動子２４からの受信信号Ｒ０＿１（ｔ）～Ｒ０＿ｊｍａｘ（ｔ）が重畳された振動波形からなる。 Referring to FIG. 30, in one detection element 4-i, the reception signal R0_SPM_SC(t) is composed of a vibration waveform in which reception signals R0_1(t) to R0_j max (t) from j max transducers 24 are superimposed when the j max transducers 24 are vibrating due only to the vibration electric field E for a time t.
また、受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）は、１個の検出素子４―ｉにおいて、時間ｔに対して、ｊｍａｘ個の振動子２４が検出対象物の影響を受けて振動しているときのｊｍａｘ個の振動子２４からの受信信号Ｒ１＿１（ｔ）～Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｔ）が重畳された振動波形からなる。 Furthermore, the reception signal R1_SPM_SC(t) is composed of a vibration waveform in which reception signals R1_1(t) to R1_j max (t) from j max transducers 24 are superimposed when the j max transducers 24 are vibrating under the influence of the detection object for a time t in one detection element 4-i.
そして、１個の時間ｔ０において、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）をフーリエ変換すると、図３１に示すｊｍａｘ個の周波数成分Ｒ０＿１（ｆ）＿ｉ，Ｒ０＿２（ｆ）＿ｉ，・・・，Ｒ０＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉが得られる。 Then, when the received signal R0_SPM_SC(t) is Fourier transformed at one time t0 , jmax frequency components R0_1(f)_i, R0_2(f)_i, . . . , R0_jmax (f)_i shown in FIG. 31 are obtained.
Ｒ０＿１（ｆ）＿ｉ，Ｒ０＿２（ｆ）＿ｉ，・・・，Ｒ０＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉの各部の説明を表３に示す。 Table 3 shows an explanation of each part of R0_1(f)_i, R0_2(f)_i, . . . , R0_jmax (f)_i.
また、ｋ個の時間ｔ１～ｔｋにおいて、受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）をフーリエ変換すると、図３１に示すｋ（＝４）個の周波数成分Ｒ１＿１（ｆ）＿ｉ＿１～Ｒ１＿１（ｆ）＿ｉ＿２，・・・，Ｒ１＿１（ｆ）＿ｉ＿ｋ；Ｒ１＿２（ｆ）＿ｉ＿１～Ｒ１＿２（ｆ）＿ｉ＿２，・・・，Ｒ１＿２（ｆ）＿ｉ＿ｋ；・・・；Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉ＿１～Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉ＿２，・・・，Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉ＿ｋが得られる。 Furthermore, when the received signal R1_SPM_SC(t) is Fourier transformed at k times t1 to tk , k (=4) frequency components R1_1(f)_i_1 to R1_1(f)_i_2, ..., R1_1(f)_i_k; R1_2(f)_i_1 to R1_2(f)_i_2, ..., R1_2(f)_i_k; ...; R1_j max (f)_i_1 to R1_j max (f)_i_2, ..., R1_j max (f)_i_k shown in Figure 31 are obtained.
Ｒ１＿１（ｆ）＿ｉ＿１～Ｒ１＿１（ｆ）＿ｉ＿２，・・・，Ｒ１＿１（ｆ）＿ｉ＿ｋの各部の説明を表４に示す。 Table 4 shows the explanation of each part of R1_1(f)_i_1 to R1_1(f)_i_2, ..., R1_1(f)_i_k.
なお、Ｒ１＿２（ｆ）＿ｉ＿１～Ｒ１＿２（ｆ）＿ｉ＿２，・・・，Ｒ１＿２（ｆ）＿ｉ＿ｋ；・・・；Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉ＿１～Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉ＿２，・・・，Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉ＿ｋの各部の説明も、表４に示す通りである。 Note that the explanation of each part of R1_2(f)_i_1 to R1_2(f)_i_2, ..., R1_2(f)_i_k; ...; R1_j max (f)_i_1 to R1_j max (f)_i_2, ..., R1_j max (f)_i_k is also as shown in Table 4.
そして、周波数成分Ｒ０＿１（ｆ）＿ｉに基づいて、周波数成分Ｒ０＿１（ｆ）＿ｉの振幅が最大になるときの周波数が検出素子４－ｉにおける１番目の振動子２４の共振周波数ｆ０＿１＿ｉとして検出され、周波数成分Ｒ０＿２（ｆ）＿ｉに基づいて、周波数成分Ｒ０＿２（ｆ）＿ｉの振幅が最大になるときの周波数が検出素子４－ｉにおける２番目の振動子２４の共振周波数ｆ０＿２＿ｉとして検出され、以下、同様にして、周波数成分Ｒ０＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉに基づいて、周波数成分Ｒ０＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉの振幅が最大になるときの周波数が検出素子４－ｉにおけるｊｍａｘ番目の振動子２４の共振周波数ｆ０＿ｊｍａｘ＿ｉとして検出される（図３１参照）。
Then, based on the frequency component R0_1(f)_i, the frequency when the amplitude of the frequency component R0_1(f)_i is maximum is detected as the resonant frequency f0_1_i of the
また、周波数成分Ｒ１＿１（ｆ）＿ｉ＿１に基づいて、周波数成分Ｒ１＿１（ｆ）＿ｉ＿１の振幅が最大になるときの周波数が検出素子４－ｉにおける１番目の振動子２４の時間ｔ１における共振周波数ｆ１＿１＿ｉ＿１として検出され、周波数成分Ｒ１＿１（ｆ）＿ｉ＿２に基づいて、周波数成分Ｒ１＿１（ｆ）＿ｉ＿２の振幅が最大になるときの周波数が検出素子４－ｉにおける１番目の振動子２４の時間ｔ２における共振周波数ｆ１＿１＿ｉ＿２として検出され、以下、同様にして、周波数成分Ｒ１＿１（ｆ）＿ｉ＿ｋに基づいて、周波数成分Ｒ１＿１（ｆ）＿ｉ＿ｋの振幅が最大になるときの周波数が検出素子４－ｉにおける１番目の振動子２４の時間ｔｋにおける共振周波数ｆ１＿１＿ｉ＿ｋとして検出される（図３１参照）。
Furthermore, based on the frequency component R1_1(f)_i_1, the frequency when the amplitude of the frequency component R1_1(f)_i_1 is maximum is detected as the resonant frequency f1_1_i_1 of the
更に、周波数成分Ｒ１＿２（ｆ）＿ｉ＿１に基づいて、周波数成分Ｒ１＿２（ｆ）＿ｉ＿１の振幅が最大になるときの周波数が検出素子４－ｉにおける２番目の振動子２４の時間ｔ１における共振周波数ｆ１＿２＿ｉ＿１として検出され、周波数成分Ｒ１＿２（ｆ）＿ｉ＿２に基づいて、周波数成分Ｒ１＿２（ｆ）＿ｉ＿２の振幅が最大になるときの周波数が検出素子４－ｉにおける２番目の振動子２４の時間ｔ２における共振周波数ｆ１＿２＿ｉ＿２として検出され、以下、同様にして、周波数成分Ｒ１＿２（ｆ）＿ｉ＿ｋに基づいて、周波数成分Ｒ１＿２（ｆ）＿ｉ＿ｋの振幅が最大になるときの周波数が検出素子４－ｉにおける２番目の振動子２４の時間ｔｋにおける共振周波数ｆ１＿２＿ｉ＿ｋとして検出される（図３１参照）。
Furthermore, based on the frequency component R1_2(f)_i_1, the frequency when the amplitude of the frequency component R1_2(f)_i_1 is maximum is detected as the resonant frequency f1_2_i_1 of the
以下、同様にして、周波数成分Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉ＿１に基づいて、周波数成分Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉ＿１の振幅が最大になるときの周波数が検出素子４－ｉにおけるｊｍａｘ番目の振動子２４の時間ｔ１における共振周波数ｆ１＿ｊｍａｘ＿ｉ＿１として検出され、周波数成分Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉ＿２に基づいて、周波数成分Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉ＿２の振幅が最大になるときの周波数が検出素子４－ｉにおけるｊｍａｘ番目の振動子２４の時間ｔ２における共振周波数ｆ１＿ｊｍａｘ＿ｉ＿２として検出され、以下、同様にして、周波数成分Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉ＿ｋに基づいて、周波数成分Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｆ）＿ｉ＿ｋの振幅が最大になるときの周波数が検出素子４－ｉにおけるｊｍａｘ番目の振動子２４の時間ｔｋにおける共振周波数ｆ１＿ｊｍａｘ＿ｉ＿ｋとして検出される（図３１参照）。
Thereafter, in a similar manner, based on the frequency component R1_jmax (f)_i_1, the frequency at which the amplitude of the frequency component R1_jmax (f)_i_1 is maximized is detected as the resonant frequency f1_jmax_i_1 of the jmax -
そうすると、共振周波数ｆ０＿１＿ｉから共振周波数ｆ１＿１＿ｉ＿１～ｆ１＿１＿ｉ＿ｋを減算することによって、検出素子４－ｉにおける１番目の振動子２４における共振周波数の変化量Δｆ＿１＿ｉが検出され、共振周波数ｆ０＿２＿ｉから共振周波数ｆ１＿２＿ｉ＿１～ｆ１＿２＿ｉ＿ｋを減算することによって、検出素子４－ｉにおける２番目の振動子２４における共振周波数の変化量Δｆ＿２＿ｉが検出され、以下、同様にして、共振周波数ｆ０＿ｊｍａｘ＿ｉから共振周波数ｆ１＿ｊｍａｘ＿ｉ＿１～ｆ１＿ｊｍａｘ＿ｉ＿ｋを減算することによって、検出素子４－ｉにおけるｊｍａｘ番目の振動子２４における共振周波数の変化量Δｆ＿ｊｍａｘ＿ｉが検出される（図３１参照）。
Then, by subtracting the resonant frequencies f1_1_i_1 to f1_1_i_k from the resonant frequency f0_1_i, the amount of change Δf_1_i in the resonant frequency of the
そして、共振周波数の変化量Δｆ＿１＿ｉ，Δｆ＿２＿ｉ，・・・，Δｆ＿ｊｍａｘ＿ｉが時間ｔに対して低下していることを検出することによって、それぞれ、検出素子４－ｉにおける１番目の振動子２４、２番目の振動子２４、・・・、ｊｍａｘ番目の振動子２４が検出対象物を検出したことが検知される（図２８のステップＳ２４Ａ（＝図２９に示すフローチャート）参照）。
Then, by detecting that the amounts of change in resonant frequency Δf_1_i, Δf_2_i, ..., Δf_j max _i decrease with time t, it is detected that the
上述した図２８に示すフローチャート（図２９に示すフローチャートを含む）によれば、ステップＳ２７において、ｉ＝Ｍであると判定されるまで、ステップＳ２２，Ｓ３，Ｓ４Ａ～Ｓ７Ａ，Ｓ２３Ａ，Ｓ２４Ａ，Ｓ２７，Ｓ２８を繰り返し実行することによって、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍの各々において、ｊｍａｘ個の振動子２４によって、相互に異なるｊｍａｘ個の検出対象物が検出される。
According to the flowchart shown in FIG. 28 (including the flowchart shown in FIG. 29) described above, by repeatedly executing steps S22, S3, S4A to S7A, S23A, S24A, S27, and S28 until it is determined in step S27 that i=M,
この場合、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍの各々が、共振周波数ｆ０＿１，ｆ１＿１を有する振動子２４（ｊ＝１）と、共振周波数ｆ０＿２，ｆ１＿２を有する振動子２４（ｊ＝２）と、共振周波数ｆ０＿３，ｆ１＿３を有する振動子２４（ｊ＝ｊｍａｘ（＝３））とのｊｍａｘ（＝３）個の振動子２４を備え、ｆ０＿１＝ｆ０＿２＝ｆ０＿３およびｆ１＿１＝ｆ１＿２＝ｆ１＿３である場合、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍにおいて、ｊｍａｘ（＝３）個の振動子２４の共振周波数ｆ０，ｆ１が相互に同じであるので、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍの各々は、同じ３種類の検出対象物を検出する。そして、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍの各々において検出される検出対象物の種類の個数は、３個に限らず、２個以上であればよい。
In this case, each of the M detection elements 4-1 to 4-M includes a vibrator 24 (j=1) having a resonant frequency f0_1, f1_1, a vibrator 24 (j=2) having a resonant frequency f0_2, f1_2, and a vibrator 24 (j= jmax (=3)) having a resonant frequency f0_3, f1_3, i.e., jmax (=3)
また、例えば、Ｍ＝３として、検出素子４－１が共振周波数ｆ０＿１，ｆ１＿１を有する振動子２４（ｊ＝１）と、共振周波数ｆ０＿２，ｆ１＿２を有する振動子２４（ｊｍａｘ＝２）とのｊｍａｘ（＝２）個の振動子２４を備え、検出素子４－２が共振周波数ｆ０＿３，ｆ１＿３を有する振動子２４（ｊ＝１）と、共振周波数ｆ０＿４，ｆ１＿４を有する振動子２４（ｊｍａｘ＝２）とのｊｍａｘ（＝２）個の振動子２４を備え、検出素子４－３が共振周波数ｆ０＿５，ｆ１＿５を有する振動子２４（ｊ＝１）と、共振周波数ｆ０＿６，ｆ１＿６を有する振動子２４（ｊｍａｘ＝２）とのｊｍａｘ（＝２）個の振動子２４を備え、ｆ０＿１≠ｆ０＿２≠ｆ０＿３≠ｆ０＿４≠ｆ０＿５≠ｆ０＿６およびｆ１＿１≠ｆ１＿２≠ｆ１＿３≠ｆ１＿４≠ｆ１＿５≠ｆ１＿６である場合、検出素子４－１～４－３は、相互に異なる２種類の検出対象物を検出する。即ち、検出素子４－１～４－３は、相互に同じ個数（＝２個）の振動子２４を備えるが、共振周波数ｆ０＿１～ｆ０＿６が相互に異なり、かつ、共振周波数ｆ１＿１～ｆ１＿６が相互に異なるので、検出素子４－１～４－３においてそれぞれ検出される２種類の検出対象物が相互に異なる。そして、検出素子４－１～４－３においてそれぞれ検出される検出対象物の種類の個数は、２個に限らず、２個以上であればよい。
For example, assuming M=3, the detection element 4-1 includes j max (=2)
更に、例えば、Ｍ＝３として、検出素子４－１が共振周波数ｆ０＿１，ｆ１＿１を有する振動子２４（ｊ＝１）と、共振周波数ｆ０＿２，ｆ１＿２を有する振動子２４（ｊｍａｘ＝２）とのｊｍａｘ（＝２）個の振動子２４を備え、検出素子４－２が共振周波数ｆ０＿３，ｆ１＿３を有する振動子２４（ｊ＝１）と、共振周波数ｆ０＿４，ｆ１＿４を有する振動子２４（ｊ＝２）と、共振周波数ｆ０＿５，ｆ１＿５を有する振動子２４（ｊｍａｘ＝３）とのｊｍａｘ（＝３）個の振動子２４を備え、検出素子４－３が共振周波数ｆ０＿６，ｆ１＿６を有する振動子２４（ｊ＝１）と、共振周波数ｆ０＿７，ｆ１＿７を有する振動子２４（ｊ＝２）と、共振周波数ｆ０＿８，ｆ１＿８を有する振動子２４（ｊ＝３）と、共振周波数ｆ０＿９，ｆ１＿９を有する振動子２４（ｊｍａｘ＝４）とのｊｍａｘ（＝４）個の振動子２４を備え、ｆ０＿１≠ｆ０＿２，ｆ０＿３≠ｆ０＿４≠ｆ０＿５，ｆ０＿６≠ｆ０＿７≠ｆ０＿８≠ｆ０＿９およびｆ１＿１≠ｆ１＿２，ｆ１＿３≠ｆ１＿４≠ｆ１＿５，ｆ１＿６≠ｆ１＿７≠ｆ１＿８≠ｆ１＿９である場合、検出素子４－１は、２種類の検出対象物を検出し、検出素子４－２は、３種類の検出対象物を検出し、検出素子４－３は、４種類の検出対象物を検出する。即ち、検出素子４－１～４－３が相互に異なる個数の振動子２４を備え、検出素子４－１～４－３の各々において複数の振動子２４の複数の共振周波数ｆ０，ｆ１が相互に異なる場合、相互に異なる種類の検出対象物を検出する。
Furthermore, for example, assuming M=3, the detection element 4-1 includes j max (=2)
このように、検出装置１０Ｂにおいては、１個の検出素子４－ｉ（ｉ＝１～Ｍのいずれか）が備える複数の振動子２４の複数の共振周波数が相互に異なっていればよい。
In this way, in the
図２８に示すフローチャート（図２９に示すフローチャートを含む）についてのその他の説明は、図１８に示すフローチャートについての説明と同じである。 The rest of the explanation for the flowchart shown in FIG. 28 (including the flowchart shown in FIG. 29) is the same as the explanation for the flowchart shown in FIG. 18.
図３２は、実施の形態２における別の検出素子の概略図である。実施の形態２における検出素子は、図３２に示す検出素子４－１Ａであってもよい。
Figure 32 is a schematic diagram of another detection element in
図３２を参照して、検出素子４－１Ａは、図２６に示す検出素子４－１に接続部材４１，４２，５１，５２を追加したものであり、その他は、図２６に示す検出素子４－１と同じである。
Referring to FIG. 32, detection element 4-1A is the same as detection element 4-1 shown in FIG. 26 except that
接続部材４１は、素子ユニットＵｎｉｔ＿１のアンテナ２６と素子ユニットＵｎｉｔ＿２のアンテナ２６とを電気的に接続する。接続部材４２は、素子ユニットＵｎｉｔ＿２のアンテナ２６と素子ユニットＵｎｉｔ＿３のアンテナ２６とを電気的に接続する。そして、接続部材４１，４２の各々は、アンテナ２６と同じ導電性薄膜からなる。
The
接続部材５１は、一方端側が基台４００を厚み方向に貫通して素子ユニットＵｎｉｔ＿１のアンテナ２８に電気的に接続され、他方端側が基台４００を厚み方向に貫通して素子ユニットＵｎｉｔ＿２のアンテナ２８に電気的に接続される。接続部材５２は、一方端側が基台４００を厚み方向に貫通して素子ユニットＵｎｉｔ＿２のアンテナ２８に電気的に接続され、他方端側が基台４００を厚み方向に貫通して素子ユニットＵｎｉｔ＿３のアンテナ２８に電気的に接続される。そして、接続部材５１，５２の各々は、アンテナ２８と同じ導電性薄膜からなる。
One end of the
素子ユニットＵｎｉｔ＿１～Ｕｎｉｔ＿３の各々において、アンテナ２６は、アンテナ２５に電気的に接続されているので、素子ユニットＵｎｉｔ＿１～Ｕｎｉｔ＿３において、アンテナ２５，２６および接続部材４１，４２は、１個のアンテナ４０を構成する。
In each of the element units Unit_1 to Unit_3, the
また、素子ユニットＵｎｉｔ＿１～Ｕｎｉｔ＿３の各々において、アンテナ２８は、アンテナ２７に電気的に接続されているので、素子ユニットＵｎｉｔ＿１～Ｕｎｉｔ＿３において、アンテナ２７，２８および接続部材５１，５２は、１個のアンテナ５０を構成する。
In addition, in each of the element units Unit_1 to Unit_3, the
なお、検出素子４－１Ａは、接続部材５１，５２を備えていなくてもよい。この場合、検出素子４－１Ａは、１個のアンテナ４０と、３個の振動子２４に対応して設けられた３個のアンテナ（３個のアンテナの各々がアンテナ２７，２８からなる）とを備える。
The detection element 4-1A does not have to include the
また、検出素子４－１Ａは、接続部材４１，４２を備えていなくてもよい。この場合、検出素子４－１Ａは、３個の振動子２４に対応して設けられた３個のアンテナ（３個のアンテナの各々がアンテナ２５，２６からなる）と、１個のアンテナ５０とを備える。
The detection element 4-1A may not have the
検出装置１０Ｂにおいては、検出素子４－１～４－Ｍの各々が検出素子４－１Ａからなっていてもよい。この場合、検出装置１０Ｂの動作は、図２８に示すフローチャート（図２９に示すフローチャートを含む）のステップＳ３を「アンテナ４０が搬送波（電磁場ＥＷが重畳された搬送波）を無線によって受信するステップ」に変え、ステップＳ４Ａを「アンテナ４０が電磁場ＥＷに基づいた振動電場Ｅを複数の振動子２４に印加するステップ」に変え、ステップＳ５Ａを「アンテナ５０が受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを複数の振動子から受信するステップ」に変え、ステップＳ６Ａを「アンテナ５０が受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを複数の振動子から受信するステップ」に変え、ステップＳ７Ａを「アンテナ５０が受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉおよび受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを無線によって送信するステップ」に変えたフローチャートに従って実行される。
In the
図３３は、実施の形態２による別の検出装置の概略図である。実施の形態２による検出装置は、図３３に示す検出装置１０Ｃであってもよい。
Figure 33 is a schematic diagram of another detection device according to
図３３を参照して、検出装置１０Ｃは、図２５に示す検出装置１０Ｂの送信アンテナ１２および受信アンテナ１３をアンテナ１７に変えたものであり、その他は、図２５に示す検出装置１０Ｂと同じである。
Referring to FIG. 33, the detection device 10C is the same as the
検出装置１０Ｂにおいて、アンテナ１７は、発生回路によって発生された電磁場ＥＷを、一定期間、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍに無線給電し、一定期間が経過すると、電磁場ＥＷのＭ個の検出素子４－１～４－Ｍへの無線給電を停止する。その後、アンテナ１７は、検出素子４－ｉ（検出素子４－１～４－Ｍのいずれか）から受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを受信し、その受信した受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを受信回路へ出力する。
In the
このように、アンテナ１７は、送信アンテナ１２および受信アンテナ１３の両方の機能を果たす１個のアンテナである。
In this way,
検出装置１０Ｃの動作は、図２８に示すフローチャート（図２９に示すフローチャートを含む）において、ステップＳ２２を「電磁場ＥＷを発生し、その発生した電磁場ＥＷが重畳された搬送波を、アンテナ１７によって、一定期間、指向性の電波によって検出素子４－ｉに無線給電するステップ」に変え、ステップＳ２３Ａを「アンテナ１７が受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを無線によって受信するステップ」に変えたフローチャートに従って実行される。
The operation of the detection device 10C is performed according to the flowchart shown in FIG. 28 (including the flowchart shown in FIG. 29) in which step S22 is changed to "a step of generating an electromagnetic field EW, and wirelessly feeding the carrier wave on which the generated electromagnetic field EW is superimposed to the detection element 4-i by the
図３４は、実施の形態２における更に別の検出素子の概略図である。実施の形態２における検出素子は、図３４に示す検出素子４－１Ｂであってもよい。
Figure 34 is a schematic diagram of yet another detection element in
図３４を参照して、検出素子４－１Ｂは、図２６に示す検出素子４－１における素子ユニットＵｎｉｔ＿１～Ｕｎｉｔ＿３のアンテナ２７，２８を削除したものであり、その他は、検出素子４－１と同じである。その結果、検出素子４－１Ｂにおける素子ユニットＵｎｉｔ＿１～Ｕｎｉｔ＿３の各々は、アンテナ２５，２６からなる１個のアンテナ部材を有する。
Referring to FIG. 34, detection element 4-1B is the same as detection element 4-1 except that
検出素子４－１Ｂは、図６から図１１に示す製造方法において、図６および図７に示すガラスプロセスにおける工程（Ａ－４）～工程（Ａ－９）を削除して構造物ＣＯＭＰ１を作製し、その後、図６および図７に示すガラスプロセスにおける工程（Ａ－１）～工程（Ａ－９）を実行して構造物ＣＯＭＰ２を作製することを素子ユニットＵｎｉｔ＿１～Ｕｎｉｔ＿３の個数分だけ実行する製造方法によって作製される。この場合、構造物ＣＯＭＰ１は、工程（Ａ－３）が終了した基板２３に送廃液口２３３を形成した構造からなる。
Detection element 4-1B is produced by a manufacturing method shown in Figures 6 to 11 in which steps (A-4) to (A-9) in the glass process shown in Figures 6 and 7 are deleted to produce structure COMP1, and then steps (A-1) to (A-9) in the glass process shown in Figures 6 and 7 are carried out to produce structure COMP2, and this manufacturing method is carried out the same number of times as the number of element units Unit_1 to Unit_3. In this case, structure COMP1 has a structure in which a liquid supply/
検出素子４－１Ｂにおいては、アンテナ２５，２６（１個のアンテナ部材）は、一定期間、送受信装置１（または送受信装置１Ａ）から無線給電された搬送波（電磁場ＥＷが重畳された搬送波）を無線によって受信し、その受信した搬送波の電磁場ＥＷに基づいた振動電場Ｅを振動子２４に印加する。その後、アンテナ２５，２６（１個のアンテナ部材）は、振動子２４から振動波形からなる受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを受信し、その受信した受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを無線によって送受信装置１（または送受信装置１Ａ）へ送信する。
In the detection element 4-1B, the
なお、検出素子４－１Ｂは、アンテナ２５，２６に代えてアンテナ２７，２８を備えていてもよい。この場合、アンテナ２７，２８は、１個のアンテナ部材を構成する。つまり、検出素子４－１Ｂは、アンテナ２５，２６からなる１個のアンテナと、アンテナ２７，２８からなる１個のアンテナとのうちのいずれか一方を備えていればよい。
The detection element 4-1B may be equipped with
検出素子４－１Ｂがアンテナ２５，２６に代えてアンテナ２７，２８を備える場合、検出素子４－１Ｂは、図６から図１１に示す製造方法において、図６および図７に示すガラスプロセスを実行して図７に示す構造物ＣＯＭＰ１を作製し、その後、図６および図７に示すガラスプロセスにおける工程（Ａ－４）～工程（Ａ－１０）を削除して構造物ＣＯＭＰ２を作製することを素子ユニットＵｎｉｔ＿１～Ｕｎｉｔ＿３の個数分だけ実行する製造方法によって作製される。この場合、構造物ＣＯＭＰ２は、工程（Ａ－３）に示す凹部２３１および支持部材２３２が形成された基板２１からなる。
When the detection element 4-1B has
図２５に示す検出装置１０ＢのＭ個の検出素子４－１～４－Ｍの各々が検出素子４－１Ｂからなる場合、検出装置１０Ｂの動作は、図２８に示すフローチャート（図２９に示すフローチャートを含む）において、ステップＳ２２を「電磁場ＥＷを発生し、その発生した電磁場ＥＷが重畳された搬送波を、送信アンテナ１２によって、一定期間、指向性の電波によって検出素子４－ｉ（４－１Ｂ）に無線給電するステップ」に変え、ステップＳ３を「アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が搬送波（電磁場ＥＷが重畳された搬送波）を無線によって、一定期間、受信するステップ」に変え、ステップＳ４Ａを「電磁場ＥＷに基づいた振動電場Ｅを、一定期間、複数の振動子２４に印加するステップ」に変え、ステップＳ５Ａを「一定期間が経過した後、アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを複数の振動子２４から受信するステップ」に変え、ステップＳ６Ａを「一定期間が経過した後、アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを複数の振動子２４から受信するステップ」に変え、ステップＳ７Ａを「アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを無線によって送信するステップ」に変えたフローチャートに従って実行される。
25, when each of the M detection elements 4-1 to 4-M of the
また、図３３に示す検出装置１０ＣのＭ個の検出素子４－１～４－Ｍの各々が検出素子４－１Ｂからなる場合、検出装置１０Ｃの動作は、図２８に示すフローチャート（図２９に示すフローチャートを含む）において、ステップＳ２２を「電磁場ＥＷを発生し、その発生した電磁場ＥＷが重畳された搬送波を、アンテナ１７によって、一定期間、指向性の電波によって検出素子４－ｉ（４－１Ｂ）に無線給電するステップ」に変え、ステップＳ３を「アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が搬送波（電磁場ＥＷが重畳された搬送波）を無線によって、一定期間、受信するステップ」に変え、ステップＳ４Ａを「電磁場ＥＷに基づいた振動電場Ｅを、一定期間、複数の振動子２４に印加するステップ」に変え、ステップＳ５Ａを「一定期間が経過した後、アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを複数の振動子２４から受信するステップ」に変え、ステップＳ６Ａを「一定期間が経過した後、アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを複数の振動子２４から受信するステップ」に変え、ステップＳ７Ａを「アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）が受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを無線によって送信するステップ」に変え、ステップＳ２３Ａを「アンテナ１７が、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを無線によって受信するステップ」に変えたフローチャートに従って実行される。
In addition, when each of the M detection elements 4-1 to 4-M of the detection device 10C shown in FIG. 33 is a detection element 4-1B, the operation of the detection device 10C is as follows: in the flowchart shown in FIG. 28 (including the flowchart shown in FIG. 29), step S22 is changed to "a step of generating an electromagnetic field EW and wirelessly feeding the carrier wave on which the generated electromagnetic field EW is superimposed to the detection element 4-i (4-1B) by directional radio waves via the
図３５は、実施の形態２による検出対象物の検出方法を示すフローチャートである。図３５を参照して、検出対象物の検出が開始されると、送受信装置１は、電磁場ＥＷをＭ個の検出素子４－１～４－Ｍに無線給電する（ステップＳ６１）。
Figure 35 is a flowchart showing a method for detecting an object to be detected according to
そして、送受信装置１は、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍの各々における複数（ｊｍａｘ個）の振動子２４の電場Ｅ（電磁場ＥＷに基づいた電場）のみに起因した振動波形からなる複数（ｊｍａｘ個）の受信信号Ｒ０＿１（ｔ）～Ｒ０＿ｊｍａｘ（ｔ）が重畳された受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを無線によってＭ個の検出素子４－１～４－Ｍの各々から受信する（ステップＳ６２）。
Then, the transmission/
また、送受信装置１は、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍの各々における複数（ｊｍａｘ個）の振動子２４の検出対象物の影響を受けた振動波形からなる複数（ｊｍａｘ個）の受信信号Ｒ１＿１（ｔ）～Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｔ）が重畳された受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを無線によってＭ個の検出素子４－１～４－Ｍの各々から受信する（ステップＳ６３）。
The transmission/
そうすると、検出回路２は、Ｍ組の複数（ｊｍａｘ個）の受信信号｛Ｒ０＿１（ｔ）～Ｒ０＿ｊｍａｘ（ｔ）｝＿１～｛Ｒ０＿１（ｔ）～Ｒ０＿ｊｍａｘ（ｔ）｝＿Ｍに基づいて、上述した方法によって、Ｍ個の検出素子４－１～４－ＭにおけるＭ組の複数（ｊｍａｘ個）の共振周波数｛ｆ０＿１～ｆ０＿ｊｍａｘ｝＿１～｛ｆ０＿１～ｆ０＿ｊｍａｘ｝＿Ｍを検出する（ステップＳ６４）。
Then, based on the M sets of multiple (j max ) received signals {R0_1(t) to R0_j max (t)}_1 to {R0_1(t) to R0_j max (t)}_M, the
また、検出回路２は、Ｍ組の複数（ｊｍａｘ個）の受信信号｛Ｒ１＿１（ｔ）～Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｔ）｝＿１～｛Ｒ１＿１（ｔ）～Ｒ１＿ｊｍａｘ（ｔ）｝＿Ｍに基づいて、上述した方法によって、Ｍ個の検出素子４－１～４－ＭにおけるＭ組の複数（ｊｍａｘ個）の共振周波数｛ｆ１＿１～ｆ１＿ｊｍａｘ｝＿１～｛ｆ１＿１～ｆ１＿ｊｍａｘ｝＿Ｍを検出する（ステップＳ６５）。
Furthermore,
そして、検出回路２は、共振周波数ｆ０＿１～ｆ０＿ｊｍａｘからそれぞれ共振周波数ｆ１＿１～ｆ１＿ｊｍａｘを減算して共振周波数の変化量Δｆ＿１～Δｆ＿ｊｍａｘを求めることをＭ組の複数（ｊｍａｘ個）の共振周波数｛ｆ０＿１～ｆ０＿ｊｍａｘ｝＿１～｛ｆ０＿１～ｆ０＿ｊｍａｘ｝＿ＭおよびＭ組の複数（ｊｍａｘ個）の共振周波数｛ｆ１＿１～ｆ１＿ｊｍａｘ｝＿１～｛ｆ１＿１～ｆ１＿ｊｍａｘ｝＿Ｍの全てについて実行してＭ組の共振周波数の変化量｛Δｆ＿１～Δｆ＿ｊｍａｘ｝＿１～｛Δｆ＿１～Δｆ＿ｊｍａｘ｝＿Ｍを検出する（ステップＳ６６）。
Then, the
その後、検出回路２は、上述した方法によって変化量Δｆ＿ｊに基づいて検出対象物を検出することをＭ組の変化量｛Δｆ＿１～Δｆ＿ｊｍａｘ｝＿１～｛Δｆ＿１～Δｆ＿ｊｍａｘ｝＿Ｍの全てについて実行してＭ個の検出素子４－１～４－ＭにおけるＭ組の複数（ｊｍａｘ個）の検出対象物｛Ｄｍ＿１～Ｄｍ＿ｊｍａｘ｝＿１～｛Ｄｍ＿１～Ｄｍ＿ｊｍａｘ｝＿Ｍを検出する（ステップＳ６７）。これによって、検出対象物の検出が終了する。
Thereafter, the
図３５に示す検出対象物の検出方法においては、ステップＳ６１において、電磁場ＥＷをＭ個の検出素子４－１～４－Ｍへ無線給電することは、図２８に示すフローチャート（図２９に示すフローチャートを含む）のステップＳ２２をｉ＝１～Ｍの全てについて実行することによって実現される。 In the method for detecting an object to be detected shown in FIG. 35, in step S61, the electromagnetic field EW is wirelessly supplied to M detection elements 4-1 to 4-M by executing step S22 of the flowchart shown in FIG. 28 (including the flowchart shown in FIG. 29) for all i=1 to M.
また、図３５に示す検出対象物の検出方法においては、ステップＳ６２において、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを無線によってＭ個の検出素子４－１～４－Ｍの各々から受信すること、およびステップＳ６３において、受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉを無線によってＭ個の検出素子４－１～４－Ｍの各々から受信することは、図２８に示すフローチャート（図２９に示すフローチャートを含む）のステップＳ２３Ａをｉ＝１～Ｍの全てについて実行することによって実現される。 In the method of detecting an object to be detected shown in FIG. 35, in step S62, receiving the reception signal R0_SPM_SC(t)_i wirelessly from each of the M detection elements 4-1 to 4-M, and in step S63, receiving the reception signal R1_SPM_SC(t)_i wirelessly from each of the M detection elements 4-1 to 4-M, are realized by executing step S23A of the flowchart shown in FIG. 28 (including the flowchart shown in FIG. 29) for all i=1 to M.
更に、図３５に示す検出対象物の検出方法においては、ステップＳ６４におけるＭ組の複数（ｊｍａｘ個）の共振周波数｛ｆ０＿１～ｆ０＿ｊｍａｘ｝＿１～｛ｆ０＿１～ｆ０＿ｊｍａｘ｝＿Ｍの検出は、図２８に示すフローチャート（図２９に示すフローチャートを含む）のステップＳ２４Ａに含まれるステップＳ３４をｊ＝１～ｊｍａｘの全てについて実行することをｉ＝１～Ｍの全てについて実行することによって実現される。 Furthermore, in the detection method of the detection target object shown in FIG. 35, the detection of M sets of multiple (j max ) resonant frequencies {f0_1 to f0_j max }_1 to {f0_1 to f0_j max }_M in step S64 is realized by executing step S34 included in step S24A of the flowchart shown in FIG. 28 (including the flowchart shown in FIG. 29) for all j=1 to j max , for all i=1 to M.
更に、図３５に示す検出対象物の検出方法においては、ステップＳ６５におけるＭ組の複数（ｊｍａｘ個）の共振周波数｛ｆ１＿１～ｆ１＿ｊｍａｘ｝＿１～｛ｆ１＿１～ｆ１＿ｊｍａｘ｝＿Ｍの検出は、図２８に示すフローチャート（図２９に示すフローチャートを含む）のステップＳ２４Ａに含まれるステップＳ３５をｊ＝１～ｊｍａｘの全てについて実行することをｉ＝１～Ｍの全てについて実行することによって実現される。 Furthermore, in the detection method of the detection target object shown in FIG. 35, the detection of M sets of multiple (j max ) resonant frequencies {f1_1 to f1_j max }_1 to {f1_1 to f1_j max }_M in step S65 is realized by executing step S35 included in step S24A of the flowchart shown in FIG. 28 (including the flowchart shown in FIG. 29) for all j=1 to j max , for all i=1 to M.
更に、図３５に示す検出対象物の検出方法においては、ステップＳ６６におけるＭ組の変化量｛Δｆ＿１～Δｆ＿ｊｍａｘ｝＿１～｛Δｆ＿１～Δｆ＿ｊｍａｘ｝＿Ｍの検出、およびステップＳ６７におけるＭ組の複数（ｊｍａｘ個）の検出対象物｛Ｄｍ＿１～Ｄｍ＿ｊｍａｘ｝＿１～｛Ｄｍ＿１～Ｄｍ＿ｊｍａｘ｝＿Ｍの検出は、図２８に示すフローチャート（図２９に示すフローチャートを含む）のステップＳ２４Ａに含まれるステップＳ３６をｊ＝１～ｊｍａｘの全てについて実行することをｉ＝１～Ｍの全てについて実行することによって実現される。 Furthermore, in the detection method of the detection object shown in FIG. 35, the detection of M sets of change amounts {Δf_1 to Δf_j max }_1 to {Δf_1 to Δf_j max }_M in step S66 and the detection of M sets of a plurality (j max ) of detection objects {Dm_1 to Dm_j max }_1 to {Dm_1 to Dm_j max }_M in step S67 are realized by executing step S36 included in step S24A of the flowchart shown in FIG. 28 (including the flowchart shown in FIG. 29) for all j=1 to jmax , that is, for all i=1 to M.
従って、図３５に示す検出対象物の検出方法は、上述した実施の形態２における説明に基づいた検出方法である。 Therefore, the detection method for the detection target shown in FIG. 35 is based on the explanation in the second embodiment described above.
実施の形態２についてのその他の説明は、実施の形態１における説明と同じである。
The rest of the explanation for
上述した実施の形態１においては、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍを備える検出装置１０（または検出装置１０Ａ）において、送受信装置１（または送受信装置１Ａ）が電磁場ＥＷをＭ個の検出素子３－１～３－Ｍに無線給電し、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍから受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ），Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）（または受信信号Ｒ０（ｔ）＿ｉ，Ｒ１（ｔ）＿ｉ）を受信し、検出回路２が受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ），Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）（または受信信号Ｒ０（ｔ）＿ｉ，Ｒ１（ｔ）＿ｉ）に基づいて、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍにおける検出対象物を検出することを説明した。この場合、Ｍ個の検出素子３－１～３－Ｍの各々は、１個の振動子２４を含む。
In the above-described first embodiment, in the detection device 10 (or
また、上述した実施の形態２においては、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍを備える検出装置１０Ｂ（または検出装置１０Ｃ）において、送受信装置１（または送受信装置１Ａ）が搬送波（電磁場ＥＷが重畳された搬送波）をＭ個の検出素子４－１～４－Ｍに無線給電し、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍから受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ（ｉ＝１～Ｍ）を受信し、検出回路２が受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ（ｉ＝１～Ｍ）に基づいて、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍにおける検出対象物を検出することを説明した。この場合、Ｍ個の検出素子４－１～４－Ｍの各々は、共振周波数が相互に異なる複数の振動子２４を含む。
In the above-mentioned second embodiment, in the
従って、この発明の実施の形態においては、Ｍ個の検出素子にそれぞれ含まれる振動子２４の個数をそれぞれｎ１，ｎ２，・・・，ｎＭ（ｎ１，ｎ２，・・・，ｎＭの各々は、１以上の整数）としたとき、Ｍ個の検出素子ＤＥ＿１，ＤＥ＿２，・・・，ＤＥ＿Ｍは、それぞれ、ｎ１個の振動子２４、ｎ２個の振動子２４、・・・、ｎＭ個の振動子２４を含む。その結果、Ｍ個の検出素子ＤＥ＿１～ＤＥ＿Ｍにおける振動子２４の総数Ｎは、１以上の整数であり、Ｎ＝ｎ１＋ｎ２＋・・・＋ｎＭを満たす。
Therefore, in this embodiment of the present invention, when the numbers of
Ｍ個の検出素子ＤＥ＿１～ＤＥ＿Ｍと、Ｍ個の検出素子ＤＥ＿１～ＤＥ＿Ｍにおける振動子２４の個数ｎ１～ｎＭと、振動子２４の共振周波数との関係を表５に示す。
Table 5 shows the relationship between the M detection elements DE_1 to DE_M, the numbers n 1 to n M of the
ｎ１～ｎＭの各々が“１”である場合、Ｍ個の検出素子ＤＥ＿１～ＤＥ＿ＭにおけるＭ個の振動子２４は、それぞれ、共振周波数ｆ＿ｒｓｎ＿１～ｆ＿ｒｓｎ＿Ｍを有する。そして、Ｍ個の共振周波数ｆ＿ｒｓｎ＿１～ｆ＿ｒｓｎ＿Ｍは、相互に同じであってもよく、相互に異なっていてもよい。また、Ｍ個の共振周波数ｆ＿ｒｓｎ＿１～ｆ＿ｒｓｎ＿Ｍは、相互に同じ共振周波数からなるグループと、相互に異なる共振周波数からなるグループとを含んでいてもよい。
When each of n 1 to n M is "1", the
ｎ１～ｎＭの各々が“２”以上である場合、検出素子ＤＥ＿１におけるｎ１個の振動子２４は、それぞれ、相互に異なるｎ１個の共振周波数ｆ＿ｒｓｎ＿１＿１，ｆ＿ｒｓｎ＿１＿２，・・・，ｆ＿ｒｓｎ＿１＿ｎ１を有し、検出素子ＤＥ＿２におけるｎ２個の振動子２４は、それぞれ、相互に異なるｎ２個の共振周波数ｆ＿ｒｓｎ＿２＿１，ｆ＿ｒｓｎ＿２＿２，・・・，ｆ＿ｒｓｎ＿２＿ｎ２を有し、検出素子ＤＥ＿３におけるｎ３個の振動子２４は、それぞれ、相互に異なるｎ３個の共振周波数ｆ＿ｒｓｎ＿３＿１，ｆ＿ｒｓｎ＿３＿２，・・・，ｆ＿ｒｓｎ＿３＿ｎ３を有し、以下、同様にして、検出素子ＤＥ＿ＭにおけるｎＭ個の振動子２４は、それぞれ、相互に異なるｎＭ個の共振周波数ｆ＿ｒｓｎ＿Ｍ＿１，ｆ＿ｒｓｎ＿Ｍ＿２，・・・，ｆ＿ｒｓｎ＿Ｍ＿ｎＭを有する。そして、ｎ１，ｎ２，・・・，ｎＭは、相互に同じであってもよく、相互に異なっていてもよい。また、ｎ１，ｎ２，・・・，ｎＭは、相互に同じ個数からなるグループと、相互に異なる個数からなるグループとを含んでいてもよい。例えば、Ｍ＝１０であるとき、ｎ１，ｎ２，・・・，ｎ１０は、相互に同じ個数ｎ２＝ｎ３＝ｎ５からなるグループと、相互に異なる個数ｎ１≠ｎ４≠ｎ７≠ｎ８からなるグループとを含んでいてもよい。 When each of n 1 to n M is equal to or greater than "2", the n 1 oscillators 24 in the detection element DE_1 have n 1 resonant frequencies f_rsn_1_1, f_rsn_1_2, ..., f_rsn_1_n 1 that are different from one another, the n 2 oscillators 24 in the detection element DE_2 have n 2 resonant frequencies f_rsn_2_1, f_rsn_2_2, ..., f_rsn_2_n 2 that are different from one another, the n 3 oscillators 24 in the detection element DE_3 have n 3 resonant frequencies f_rsn_3_1, f_rsn_3_2, ..., f_rsn_3_n 3 that are different from one another, and similarly, the n M oscillators 24 in the detection element DE_M have n The resonant frequency f_rsn_M_1, f_rsn_M_2, ..., f_rsn_M_nM is M. The n1 , n2 , ..., nM may be the same as each other or different from each other. The n1 , n2 , ..., nM may include a group of the same number of elements and a group of different numbers of elements. For example, when M=10, the n1 , n2 , ..., n10 may include a group of the same number of elements n2 = n3 = n5 and a group of different numbers of elements n1 ≠ n4 ≠ n7 ≠ n8 .
ｎ１～ｎＭの各々が“１”以上である場合、Ｍ個の検出素子ＤＥ＿１～ＤＥ＿Ｍは、振動子２４の個数が１個である検出素子のグループと、振動子２４の個数が複数である検出素子のグループとを含んでいてもよい。そして、振動子２４の個数が複数である検出素子のグループにおいて、各検出素子の複数の振動子２４は、相互に異なる共振周波数を有する。
When each of n 1 to n M is equal to or greater than "1", the M detection elements DE_1 to DE_M may include a group of detection elements having one
上述した実施の形態によれば、検出装置は、
各々が、振動子と、第１の受信アンテナと、第１の送信アンテナとを含むＭ（Ｍは、１以上の整数）個の検出素子と、
Ｍ個の検出素子にそれぞれ含まれる振動子の個数をそれぞれｎ１，ｎ２，・・・，ｎＭ（ｎ１，ｎ２，・・・，ｎＭの各々は、１以上の整数）としたとき、Ｍ個の検出素子におけるＮ（Ｎは、１以上の整数であり、Ｎ＝ｎ１＋ｎ２＋・・・＋ｎＭを満たす。）個の振動子のそれぞれを共振周波数で振動させる電磁場を発生する発生回路と、発生回路によって発生された電磁場をＭ個の検出素子におけるＭ個の第１の受信アンテナへ無線給電する第２の送信アンテナと、Ｍ個の検出素子におけるＭ個の第１の送信アンテナからＭ個の検出素子におけるＭ個の受信信号を無線によって受信する第２の受信アンテナとを含む送受信装置と、
第２の受信アンテナによって受信されたＭ個の受信信号に基づいて検出対象物を検出する検出回路とを備え、
Ｍ個の受信信号の各々は、５０ＭＨｚ以上の共振周波数で振動する振動波形からなり、
Ｍ個の第１の受信アンテナは、第２の送信アンテナから無線給電された電磁場を受信し、その受信した電磁場に基づいた振動電場をそれぞれｎ１個の振動子、ｎ２個の振動子、・・・、およびｎＭ個の振動子に印加し、
Ｍ個の検出素子におけるｎ１個の振動子、ｎ２個の振動子、・・・、およびｎＭ個の振動子は、共振周波数で振動可能に支持されるとともに、振動電場が印加されると、Ｍ個の受信信号を発生し、
Ｍ個の第１の送信アンテナは、ｎ１個の振動子、ｎ２個の振動子、・・・、およびｎＭ個の振動子によって発生されたＭ個の受信信号を無線によって第２の受信アンテナへ送信し、
検出回路は、第２の受信アンテナによって受信されたＭ個の受信信号に基づいて、１個の受信信号における共振周波数の変化量を検出することによって検出対象物を検出する検出処理をＭ個の受信信号の全てについて実行するものであればよい。
According to the above-described embodiment, the detection device includes:
M (M is an integer equal to or greater than 1) detector elements each including a transducer, a first receiving antenna, and a first transmitting antenna;
a transmitting /receiving device including: a generating circuit that generates an electromagnetic field that vibrates each of the N oscillators (N is an integer equal to or greater than 1 and satisfies N= n1 + n2 +...+nM) in the M detecting elements at a resonant frequency, where the numbers of oscillators included in the M detecting elements are n1, n2, ..., nM (each of n1 , n2 , ..., nM is an integer equal to or greater than 1); a second transmitting antenna that wirelessly feeds the electromagnetic field generated by the generating circuit to M first receiving antennas in the M detecting elements; and a second receiving antenna that wirelessly receives M receiving signals in the M detecting elements from the M first transmitting antennas in the M detecting elements;
a detection circuit that detects a detection target based on the M reception signals received by the second reception antenna,
Each of the M received signals is composed of a vibration waveform that vibrates at a resonant frequency of 50 MHz or more;
M first receiving antennas receive electromagnetic fields wirelessly fed from the second transmitting antennas, and apply oscillating electric fields based on the received electromagnetic fields to n 1 transducers, n 2 transducers, ..., and n M transducers, respectively;
The n1 transducers, n2 transducers, ..., and nM transducers in the M detection elements are supported so as to be capable of vibrating at a resonant frequency, and generate M reception signals when an oscillating electric field is applied thereto;
The M first transmitting antennas wirelessly transmit M receiving signals generated by the n 1 transducers, the n 2 transducers, ..., and the n M transducers to the second receiving antenna;
The detection circuit may be configured to perform a detection process for all M received signals received by the second receiving antenna, in order to detect the object to be detected by detecting the amount of change in resonant frequency in one received signal.
また、検出方法は、
Ｍ（Ｍは、１以上の整数）個の検出素子にそれぞれ含まれる振動子の個数をそれぞれｎ１，ｎ２，・・・，ｎＭ（ｎ１，ｎ２，・・・，ｎＭの各々は、１以上の整数）としたとき、Ｍ個の検出素子におけるＮ（Ｎは、１以上の整数であり、Ｎ＝ｎ１＋ｎ２＋・・・＋ｎＭを満たす。）個の振動子のそれぞれを共振周波数で振動させる電磁場を送信アンテナによってＭ個の検出素子に無線給電する第１のステップと、
ｎ１個の振動子、ｎ２個の振動子、・・・、およびｎＭ個の振動子が電磁場に基づいた振動電場の印加に応じてそれぞれ５０ＭＨｚ以上の共振周波数で振動する振動波形からなるＭ個の受信信号を受信アンテナによってＭ個の検出素子から受信する第２のステップと、
Ｍ個の受信信号に基づいて、１個の受信信号における共振周波数の変化量を検出することによって検出対象物を検出する処理を検出回路によってＭ個の受信信号の全てについて実行する第３のステップとを備えていればよい。
The detection method is as follows:
a first step of wirelessly feeding, via a transmitting antenna, an electromagnetic field that vibrates each of N (N is an integer equal to or greater than 1 and satisfies N = n1 + n2 +...+ nM ) oscillators in the M detection elements at a resonant frequency, where the number of oscillators included in each of M detection elements ( M is an integer equal to or greater than 1) is n1, n2 , ..., nM (each of n1, n2 , ..., nM is an integer equal to or greater than 1), to the M detection elements;
a second step of receiving M reception signals from the M detection elements by a receiving antenna, the M reception signals being vibration waveforms in which the n 1 transducers, the n 2 transducers, ..., and the n M transducers vibrate at a resonant frequency of 50 MHz or more in response to application of an oscillating electric field based on an electromagnetic field;
and a third step of detecting the object to be detected by detecting the amount of change in resonant frequency in one of the M received signals based on the M received signals using the detection circuit for all M received signals.
この発明の実施の形態においては、アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）は、「第１の受信アンテナ」を構成し、アンテナ２７，２８（またはアンテナ２５，２６）は、「第１の送信アンテナ」を構成する。
In this embodiment of the invention,
また、この発明の実施の形態においては、複数の素子ユニットＵｎｉｔ＿１～Ｕｎｉｔ＿３において、３個の振動子２４に対応して設けられた３組のアンテナ２７，２８（または３組のアンテナ２５，２６）は、「ｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の第２のアンテナ部材」を構成する。
Furthermore, in this embodiment of the present invention, in the multiple element units Unit_1 to Unit_3, the three sets of
更に、この発明の実施の形態においては、送信アンテナ１２は、「第２の送信アンテナ」または「第３のアンテナ部材」を構成し、受信アンテナ１３は、「第２の受信アンテナ」または「第４のアンテナ部材」を構成する。 Furthermore, in this embodiment of the invention, the transmitting antenna 12 constitutes a "second transmitting antenna" or a "third antenna member", and the receiving antenna 13 constitutes a "second receiving antenna" or a "fourth antenna member".
更に、この発明の実施の形態においては、アンテナ２５，２６（またはアンテナ２７，２８）は、「第１のアンテナ部材」を構成し、アンテナ１７は、「第２のアンテナ部材」を構成する。
Furthermore, in this embodiment of the invention,
更に、この発明の実施の形態においては、アンテナ１７は、「第２のアンテナ部材」または「送受信アンテナ」を構成する。
Furthermore, in this embodiment of the invention,
更に、この発明の実施の形態においては、アンテナ４０（またはアンテナ５０）は、「第１の受信アンテナ」を構成し、アンテナ５０（またはアンテナ４０）は、「第１の送信アンテナ」を構成する。 Furthermore, in this embodiment of the invention, antenna 40 (or antenna 50) constitutes the "first receiving antenna," and antenna 50 (or antenna 40) constitutes the "first transmitting antenna."
更に、この発明の実施の形態においては、アンテナ４０（またはアンテナ５０）は、「第１のアンテナ部材」を構成する。 Furthermore, in this embodiment of the present invention, antenna 40 (or antenna 50) constitutes the "first antenna member."
更に、この発明の実施の形態においては、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ），Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）は、「Ｍ個の受信信号」を構成する。また、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）は、「Ｍ個の第１の受信信号」を構成し、受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿Ｄ（ｔ）は、「Ｍ個の第２の受信信号」を構成する。 Furthermore, in this embodiment of the invention, the received signals R0_SPM_D(t) and R1_SPM_D(t) constitute "M received signals." Also, the received signal R0_SPM_D(t) constitutes "M first received signals," and the received signal R1_SPM_D(t) constitutes "M second received signals."
更に、この発明の実施の形態においては、図１８のステップＳ１２をｉ＝１～Ｍの全てについて実行したときのＭ個の共振周波数ｆ０＿１～ｆ０＿Ｍは、「Ｍ個の第１の共振周波数」を構成する。 Furthermore, in this embodiment of the invention, the M resonant frequencies f0_1 to f0_M obtained when step S12 in FIG. 18 is executed for all i=1 to M constitute the "M first resonant frequencies."
更に、この発明の実施の形態においては、図１８のステップＳ１３をｉ＝１～Ｍの全てについて実行したときの“Ｍ個の共振周波数ｆ１＿１＿１～ｆ１＿Ｍ＿１”、“Ｍ個の共振周波数ｆ１＿１＿２～ｆ１＿Ｍ＿２”、・・・、および“Ｍ個の共振周波数ｆ１＿１＿ｋ～ｆ１＿Ｍ＿ｋ”のそれぞれは、「Ｍ個の第２の共振周波数」を構成する。 Furthermore, in this embodiment of the invention, when step S13 in FIG. 18 is executed for all i=1 to M, each of "M resonant frequencies f1_1_1 to f1_M_1", "M resonant frequencies f1_1_2 to f1_M_2", ... and "M resonant frequencies f1_1_k to f1_M_k" constitutes "M second resonant frequencies".
更に、この発明の実施の形態においては、図１８のステップＳ１４をｉ＝１～Ｍの全てについて実行したときの共振周波数の変化量Δｆ＿１～Δｆ＿Ｍは、「Ｍ個の共振周波数の変化量」を構成する。 Furthermore, in this embodiment of the invention, the amounts of change in resonant frequency Δf_1 to Δf_M when step S14 in FIG. 18 is executed for all i=1 to M constitute "M amounts of change in resonant frequency."
更に、この発明の実施の形態においては、図２３のステップＳ２３をｉ＝１～Ｍの全てについて実行したときの受信信号Ｒ０（ｔ）＿１～Ｒ０（ｔ）＿Ｍ，Ｒ１（ｔ）＿１～Ｒ１（ｔ）＿Ｍは、「Ｍ個の受信信号」を構成し、受信信号Ｒ０（ｔ）＿１～Ｒ０（ｔ）＿Ｍは、「Ｍ個の第１の受信信号」を構成し、受信信号Ｒ１（ｔ）＿１～Ｒ１（ｔ）＿Ｍは、「Ｍ個の第２の受信信号」を構成する。 Furthermore, in an embodiment of the present invention, when step S23 in FIG. 23 is executed for all i=1 to M, the received signals R0(t)_1 to R0(t)_M and R1(t)_1 to R1(t)_M constitute "M received signals", the received signals R0(t)_1 to R0(t)_M constitute "M first received signals", and the received signals R1(t)_1 to R1(t)_M constitute "M second received signals".
更に、この発明の実施の形態においては、図２３のステップＳ２４をｉ＝１～Ｍの全てについて実行したときの共振周波数ｆ０（ｔ）＿１～ｆ０（ｔ）＿Ｍは、「Ｍ個の第１の共振周波数」を構成する。 Furthermore, in this embodiment of the invention, the resonant frequencies f0(t)_1 to f0(t)_M obtained when step S24 in FIG. 23 is executed for all i=1 to M constitute "M first resonant frequencies."
更に、この発明の実施の形態においては、図２３のステップＳ２５をｉ＝１～Ｍの全てについて実行したときの共振周波数ｆ１（ｔ）＿１～ｆ１（ｔ）＿Ｍは、「Ｍ個の第２の共振周波数」を構成する。 Furthermore, in this embodiment of the invention, the resonant frequencies f1(t)_1 to f1(t)_M obtained when step S25 in FIG. 23 is executed for all i=1 to M constitute "M second resonant frequencies."
更に、この発明の実施の形態においては、図２３のステップＳ２６をｉ＝１～Ｍの全てについて実行したときの共振周波数の変化量Δｆ（ｔ）＿１～Δｆ（ｔ）＿Ｍは、「Ｍ個の共振周波数の変化量」を構成する。 Furthermore, in this embodiment of the invention, the change amounts Δf(t)_1 to Δf(t)_M in the resonant frequency when step S26 in FIG. 23 is executed for all i=1 to M constitute "M change amounts in the resonant frequency."
更に、この発明の実施の形態においては、図２８のステップＳ２３Ａをｉ＝１～Ｍの全てについて実行したときの受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿１～Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿Ｍ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿１～Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿Ｍは、「Ｍ個の受信信号」を構成し、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿１～Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿Ｍは、「Ｍ個の第１の受信信号」を構成し、受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿１～Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿Ｍは、「Ｍ個の第２の受信信号」を構成する。 Furthermore, in this embodiment of the invention, when step S23A in FIG. 28 is executed for all i=1 to M, the received signals R0_SPM_SC(t)_1 to R0_SPM_SC(t)_M and R1_SPM_SC(t)_1 to R1_SPM_SC(t)_M constitute "M received signals", the received signals R0_SPM_SC(t)_1 to R0_SPM_SC(t)_M constitute "M first received signals", and the received signals R1_SPM_SC(t)_1 to R1_SPM_SC(t)_M constitute "M second received signals".
更に、この発明の実施の形態においては、図２８のステップＳ２４Ａをｉ＝１～Ｍの全てについて実行したとき、図２９のフローチャートがｉ＝１～Ｍの全てについて実行されるので、図２９のステップＳ３４をｉ＝１～Ｍの全てについて実行したときの共振周波数ｆ０＿ｊ＿１～ｆ０＿ｊ＿Ｍは、「Ｍ個の第１の共振周波数」を構成し、図２９のステップＳ３５をｉ＝１～Ｍの全てについて実行したときの“共振周波数｛ｆ１＿ｊ＿１｝＿１～｛ｆ１＿ｊ＿Ｍ｝＿１”～“共振周波数｛ｆ１＿ｊ＿１｝＿ｋ～｛ｆ１＿ｊ＿Ｍ｝＿ｋ”のそれぞれは、「Ｍ個の第２の共振周波数」を構成し、図２９のステップＳ３６をｉ＝１～Ｍの全てについて実行したときの共振周波数の変化量Δｆ＿ｊ＿１～Δｆ＿ｊ＿Ｍは、「Ｍ個の共振周波数の変化量」を構成する。 Furthermore, in this embodiment of the invention, when step S24A in FIG. 28 is executed for all i=1 to M, the flowchart in FIG. 29 is executed for all i=1 to M, so that the resonant frequencies f0_j_1 to f0_j_M when step S34 in FIG. 29 is executed for all i=1 to M constitute "M first resonant frequencies", and the "resonant frequencies {f1_j_1}_1 to {f1_j_M}_1" to "resonant frequencies {f1_j_1}_k to {f1_j_M}_k" when step S35 in FIG. 29 is executed for all i=1 to M constitute "M second resonant frequencies", and the change amounts Δf_j_1 to Δf_j_M in the resonant frequencies when step S36 in FIG. 29 is executed for all i=1 to M constitute "M change amounts in the resonant frequencies".
更に、この発明の実施の形態においては、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿ｉは、「ｎｍ（ｎｍは、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動波形が重畳された重畳振動波形からなる重畳受信信号」を構成し、図２８のステップＳ２３Ａをｉ＝１～Ｍの全てについて実行したときの受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿１～Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿Ｍ，Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿１～Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿Ｍは、「Ｍ個の重畳受信信号」を構成し、受信信号Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿１～Ｒ０＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿Ｍは、「Ｍ個の第１の重畳受信信号」を構成し、受信信号Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿１～Ｒ１＿ＳＰＭ＿ＳＣ（ｔ）＿Ｍは、「Ｍ個の第２の重畳受信信号」を構成する。 Furthermore, in this embodiment of the present invention, the received signals R0_SPM_SC(t)_i and R1_SPM_SC(t)_i are expressed as "n m (n where m is an integer of 2 or more, and m is any one of 1 to M) vibration waveforms are superimposed on each other to constitute a "superimposed received signal consisting of a superimposed vibration waveform in which a number of vibration waveforms are superimposed," and the received signals R0_SPM_SC(t)_1 to R0_SPM_SC(t)_M and R1_SPM_SC(t)_1 to R1_SPM_SC(t)_M when step S23A of FIG. 28 is executed for all of i = 1 to M constitute "M superimposed received signals," the received signals R0_SPM_SC(t)_1 to R0_SPM_SC(t)_M constitute "M first superimposed received signals," and the received signals R1_SPM_SC(t)_1 to R1_SPM_SC(t)_M constitute "M second superimposed received signals."
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the description of the embodiments above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
この発明は、検出装置および検出方法に適用される。 This invention applies to a detection device and a detection method.
１，１Ａ 送受信装置、２ 検出回路、３－１～３－Ｍ，３－１Ａ，３－１Ｂ，４－１～４－Ｍ，４－１Ａ，４－１Ｂ 検出素子、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 検出装置、１１ 本体部、１２ 送信アンテナ、１３ 受信アンテナ、１４～１６ ケーブル、２１～２３ 基板、２４ 振動子、１７，２５～２８ アンテナ、３０ 針部材、４１，４２，５１，５２ 接続部材、２１１，２３１ 凹部、２１１Ａ，２３１Ａ 底面、２１２，２１２Ａ，２３２，２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃ，２３２Ａ 支持部材、２１３，２１４ 流路、２１５ 導入口、２１６ 排出口、２３３ 送廃液口、４００ 基台。 1, 1A Transmitting and Receiving Device, 2 Detection Circuit, 3-1 to 3-M, 3-1A, 3-1B, 4-1 to 4-M, 4-1A, 4-1B Detection Element, 10, 10A, 10B, 10C Detection Device, 11 Main Body, 12 Transmitting Antenna, 13 Receiving Antenna, 14 to 16 Cable, 21 to 23 Board, 24 Transducer, 17, 25 to 28 Antenna, 30 Needle Member, 41, 42, 51, 52 Connection Member, 211, 231 Recess, 211A, 231A Bottom, 212, 212A, 232, 232a, 232b, 232c, 232A Support Member, 213, 214 Flow Channel, 215 Inlet, 216 Outlet, 233 Liquid Supply/Waste Port, 400 Base.
Claims (15)
前記Ｍ個の検出素子にそれぞれ含まれる前記振動子の個数をそれぞれｎ１，ｎ２，・・・，ｎＭ（ｎ１，ｎ２，・・・，ｎＭの各々は、２以上の整数）としたとき、前記Ｍ個の検出素子におけるＮ（Ｎは、１以上の整数であり、Ｎ＝ｎ１＋ｎ２＋・・・＋ｎＭを満たす。）個の振動子のそれぞれを共振周波数で振動させる電磁場を発生する発生回路と、前記発生回路によって発生された前記電磁場を前記Ｍ個の検出素子におけるＭ個の前記第１の受信アンテナへ無線給電する第２の送信アンテナと、前記Ｍ個の検出素子におけるＭ個の前記第１の送信アンテナから前記Ｍ個の検出素子におけるＭ個の受信信号を無線によって受信する第２の受信アンテナとを含む送受信装置と、
前記第２の受信アンテナによって受信された前記Ｍ個の受信信号に基づいて検出対象物を検出する検出回路とを備え、
前記Ｍ個の受信信号の各々は、５０ＭＨｚ以上の前記共振周波数で振動する振動波形からなり、
前記Ｍ個の第１の受信アンテナは、前記第２の送信アンテナから無線給電された前記電磁場を受信し、その受信した電磁場に基づいた振動電場をそれぞれ前記ｎ１個の振動子、前記ｎ２個の振動子、・・・、および前記ｎＭ個の振動子に印加し、
前記Ｍ個の検出素子における前記ｎ１個の振動子、前記ｎ２個の振動子、・・・、および前記ｎＭ個の振動子は、前記共振周波数で振動可能に支持されるとともに、前記振動電場が印加されると、前記Ｍ個の受信信号を発生し、
前記Ｍ個の第１の送信アンテナは、前記ｎ１個の振動子、前記ｎ２個の振動子、・・・、および前記ｎＭ個の振動子によって発生された前記Ｍ個の受信信号を無線によって前記第２の受信アンテナへ送信し、
前記検出回路は、前記第２の受信アンテナによって受信された前記Ｍ個の受信信号に基づいて、１個の前記受信信号における前記共振周波数の変化量を検出することによって前記検出対象物を検出する検出処理を前記Ｍ個の受信信号の全てについて実行し、
前記Ｍ個の検出素子の各々において、前記ｎ ｍ （ｎ ｍ は、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子は、相互に異なる前記ｎ ｍ （ｎ ｍ は、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の前記共振周波数でそれぞれ振動する前記ｎ ｍ （ｎ ｍ は、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動波形が重畳された重畳振動波形からなる重畳受信信号を前記受信信号として発生し、
前記Ｍ個の検出素子の各々において、前記第１の送信アンテナは、前記重畳受信信号を前記受信信号として無線によって前記第２の受信アンテナへ送信し、
前記検出回路は、前記第２の受信アンテナによって受信された前記Ｍ個の受信信号であるＭ個の前記重畳受信信号のうちの１個の前記重畳受信信号に基づいて前記ｎ ｍ （ｎ ｍ は、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動波形を検出し、その検出したｎ ｍ （ｎ ｍ は、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動波形のうちの１つの振動波形に基づいて前記検出処理を実行することを前記ｎ ｍ （ｎ ｍ は、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動波形の全てについて実行して相互に異なるｎ ｍ （ｎ ｍ は、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の前記検出対象物を検出することをｍ＝１～Ｍの全てについて実行し、相互に異なるＮ（Ｎは、２以上の整数）個の前記検出対象物を検出し、
前記Ｍ個の検出素子は、前記第２の送信アンテナからの電磁場ＥＷが届く領域において、相互に異なる位置に配置される、検出装置。 M (M is an integer equal to or greater than 2 ) detection elements each including a transducer, a first receiving antenna, and a first transmitting antenna;
a transmission/reception device including: a generating circuit that generates an electromagnetic field that vibrates each of the N ( N is an integer equal to or greater than 1, and N=n1 + n2 + ... + nM ) oscillators in the M detection elements at a resonant frequency, where the numbers of the oscillators included in the M detection elements are n1 , n2, ..., nM (each of n1, n2, ..., nM is an integer equal to or greater than 2); a second transmitting antenna that wirelessly feeds the electromagnetic field generated by the generating circuit to the M first receiving antennas in the M detection elements; and a second receiving antenna that wirelessly receives the M reception signals in the M detection elements from the M first transmitting antennas in the M detection elements;
a detection circuit that detects a detection target based on the M reception signals received by the second reception antenna,
Each of the M received signals has a vibration waveform that vibrates at the resonant frequency of 50 MHz or more,
The M first receiving antennas receive the electromagnetic fields wirelessly fed from the second transmitting antenna, and apply oscillating electric fields based on the received electromagnetic fields to the n 1 transducers, the n 2 transducers, ..., and the n M transducers, respectively;
The n1 transducers, the n2 transducers, ..., and the nM transducers in the M detection elements are supported so as to be vibrated at the resonant frequency, and generate the M reception signals when the oscillating electric field is applied thereto;
The M first transmitting antennas wirelessly transmit the M receiving signals generated by the n 1 transducers, the n 2 transducers, ..., and the n M transducers to the second receiving antenna;
the detection circuit performs a detection process for detecting the detection target by detecting an amount of change in the resonant frequency in one of the M reception signals based on the M reception signals received by the second reception antenna , for all of the M reception signals;
In each of the M detection elements, the n m (n m is an integer of 2 or more, m is any one of 1 to M) transducers generate, as the reception signal, a superimposed vibration waveform in which the n m (n m is an integer of 2 or more, m is any one of 1 to M) vibration waveforms that respectively vibrate at the n m (n m is an integer of 2 or more, m is any one of 1 to M) mutually different resonant frequencies are superimposed;
In each of the M detector elements, the first transmitting antenna wirelessly transmits the superimposed receiving signal as the receiving signal to the second receiving antenna;
the detection circuit detects the n m (n m is an integer of 2 or more , m is any one of 1 to M) vibration waveforms based on one of the M superimposed received signals, which are the M received signals received by the second receiving antenna, and executes the detection process based on one of the detected n m (n m is an integer of 2 or more, m is any one of 1 to M) vibration waveforms for all of the n m (n m is an integer of 2 or more, m is any one of 1 to M) vibration waveforms to detect mutually different n m (n m is an integer of 2 or more, m is any one of 1 to M) detection objects for all m = 1 to M, thereby detecting mutually different N (N is an integer of 2 or more) detection objects;
A detection device , wherein the M detection elements are arranged at different positions from each other in a region where an electromagnetic field EW from the second transmitting antenna reaches .
前記Ｍ個の受信信号は、前記第１の振動子、前記第２の振動子、・・・、および前記第Ｍの振動子が前記振動電場に起因して振動するときの第１の振動波形からなる前記Ｍ個の検出素子におけるＭ個の第１の受信信号と、前記第１の振動子、前記第２の振動子、・・・、および前記第Ｍの振動子が前記検出対象物の影響を受けて振動するときの第２の振動波形からなる前記Ｍ個の検出素子におけるＭ個の第２の受信信号とを含み、
前記第２の受信アンテナは、前記Ｍ個の第１の受信信号を受信した後に、前記Ｍ個の第２の受信信号を受信し、
前記検出回路は、
前記Ｍ個の第１の受信信号に基づいて前記第１の振動子、前記第２の振動子、・・・、および前記第Ｍの振動子のＭ個の第１の共振周波数を求める処理を実行し、
前記Ｍ個の第２の受信信号に基づいて前記第１の振動子、前記第２の振動子、・・・、および前記第Ｍの振動子のＭ個の第２の共振周波数を求める処理を実行し、
前記第１の共振周波数から前記第２の共振周波数を減算した共振周波数の変化量を求める処理を前記Ｍ個の第１および第２の共振周波数の全てについて実行してＭ個の前記共振周波数の変化量を求める処理を実行し、
１個の前記共振周波数の変化量に基づいて検出対象物を検出する処理を前記Ｍ個の共振周波数の変化量の全てについて実行して前記Ｍ個の検出素子における検出対象物を検出する処理を実行する、請求項１に記載の検出装置。 When the n1 transducers, the n2 transducers, ..., and the nM transducers are respectively a first transducer, a second transducer, ..., and an M-th transducer,
The M reception signals include M first reception signals in the M detection elements, which are composed of a first vibration waveform when the first transducer, the second transducer, ..., and the M transducer vibrate due to the oscillating electric field, and M second reception signals in the M detection elements, which are composed of a second vibration waveform when the first transducer, the second transducer, ..., and the M transducer vibrate due to the influence of the detection object,
the second receiving antenna receives the M second received signals after receiving the M first received signals;
The detection circuit includes:
Executing a process of obtaining M first resonant frequencies of the first transducer, the second transducer, ..., and the M transducer based on the M first received signals;
Executing a process of obtaining M second resonant frequencies of the first transducer, the second transducer, ..., and the M transducer based on the M second received signals;
a process of calculating a change amount of a resonance frequency obtained by subtracting the second resonance frequency from the first resonance frequency for all of the M first and second resonance frequencies to calculate a change amount of the M resonance frequencies;
The detection device according to claim 1 , further comprising: a process for detecting an object to be detected based on the amount of change in one of the resonant frequencies for all of the M amounts of change in the resonant frequencies, thereby executing a process for detecting an object to be detected in the M detection elements.
前記第２の送信アンテナおよび前記第２の受信アンテナは、前記第１のアンテナ部材と異なる１個のアンテナである第２のアンテナ部材からなり、
前記第２のアンテナ部材は、前記発生回路によって発生された前記電磁場を、一定期間、前記Ｍ個の検出素子におけるＭ個の前記第１のアンテナ部材へ無線給電し、前記電磁場の前記Ｍ個の第１のアンテナ部材への無線給電を停止した後、前記Ｍ個の第１のアンテナ部材から前記Ｍ個の受信信号を無線によって受信し、
前記Ｍ個の検出素子において、前記Ｍ個の第１のアンテナ部材は、前記第２のアンテナ部材によって無線給電された前記電磁場を受信し、その受信した電磁場に基づいた前記振動電場を、前記一定期間、前記ｎ１個の振動子、前記ｎ２個の振動子、・・・、および前記ｎＭ個の振動子にそれぞれ印加し、前記振動電場の前記ｎ１個の振動子、前記ｎ２個の振動子、・・・、および前記ｎＭ個の振動子への印加を停止した後、前記ｎ１個の振動子、前記ｎ２個の振動子、・・・、および前記ｎＭ個の振動子によって発生された前記Ｍ個の受信信号を無線によって前記第２のアンテナ部材へ送信する、請求項１または請求項２に記載の検出装置。 In each of the M detector elements, the first receiving antenna and the first transmitting antenna are each composed of a first antenna member that is a single antenna;
the second transmitting antenna and the second receiving antenna are each a second antenna member that is a single antenna different from the first antenna member;
the second antenna member wirelessly feeds the electromagnetic field generated by the generating circuit to the M first antenna members in the M detection elements for a certain period of time, and after stopping the wireless feeding of the electromagnetic field to the M first antenna members, wirelessly receives the M reception signals from the M first antenna members;
3. The detection device according to claim 1 or 2, wherein in the M detection elements, the M first antenna members receive the electromagnetic field wirelessly fed by the second antenna member, apply the oscillating electric field based on the received electromagnetic field to the n1 oscillators, the n2 oscillators, ..., and the nM oscillators, respectively, for the certain period of time, and after stopping the application of the oscillating electric field to the n1 oscillators, the n2 oscillators, ..., and the nM oscillators, wirelessly transmit the M reception signals generated by the n1 oscillators, the n2 oscillators, ..., and the nM oscillators to the second antenna member.
前記第２の送信アンテナは、第３のアンテナ部材からなり、
前記第２の受信アンテナは、前記第３のアンテナ部材と異なる第４のアンテナ部材からなり、
前記第３のアンテナ部材は、前記発生回路によって発生された前記電磁場を前記Ｍ個の検出素子におけるＭ個の前記第１のアンテナ部材へ無線給電し、
前記第４のアンテナ部材は、前記Ｍ個の受信信号を前記Ｍ個の検出素子におけるｎ１個の前記第２のアンテナ部材、ｎ２個の前記第２のアンテナ部材、・・・、およびｎＭ個の前記第２のアンテナ部材から無線によって受信し、
前記Ｍ個の検出素子の各々において、前記第１のアンテナ部材は、前記第３のアンテナ部材によって無線給電された前記電磁場を受信し、その受信した電磁場に基づいた前記振動電場を前記ｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子に印加し、
前記Ｍ個の検出素子の各々において、前記ｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の第２のアンテナ部材は、前記ｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子によって発生された受信信号を無線によって前記第４のアンテナ部材へ送信する、請求項１または請求項２に記載の検出装置。 In each of the M detection elements, the first receiving antenna is made up of a first antenna member which is one antenna, and the first transmitting antenna is made up of n m (m is any one of 1 to M) second antenna members each different from the first antenna member and provided corresponding to n m (m is any one of 1 to M) transducers;
the second transmitting antenna comprises a third antenna member;
the second receiving antenna comprises a fourth antenna member different from the third antenna member;
the third antenna member wirelessly supplies the electromagnetic field generated by the generating circuit to the M first antenna members in the M detection elements;
the fourth antenna member wirelessly receives the M reception signals from n 1 second antenna members, n 2 second antenna members, ..., and n M second antenna members in the M detection elements;
In each of the M detection elements, the first antenna member receives the electromagnetic field wirelessly fed by the third antenna member, and applies the oscillating electric field based on the received electromagnetic field to the n m (m is any value from 1 to M) transducers;
The detection device described in claim 1 or claim 2, wherein in each of the M detection elements, the n m (m is any of 1 to M) second antenna members wirelessly transmit reception signals generated by the n m (m is any of 1 to M) transducers to the fourth antenna member.
前記ｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の第２のアンテナ部材の各々は、棒形状、または前記振動子の平面に対向する平面における渦巻形状である、請求項５に記載の検出装置。 the first antenna member has a rod shape or a spiral shape in a plane opposite to a plane of the transducer;
6. The detection device according to claim 5, wherein each of the n m (m is any value from 1 to M) second antenna members is rod-shaped or spiral-shaped in a plane opposite to a plane of the transducer.
第１の面と前記第１の面に対向する第２の面とを有する空間部を含む基材と、
前記空間部の前記第１の面から前記第２の面の方向へ突出した第１の支持部材と、
前記空間部の前記第２の面から前記第１の面の方向へ突出した第２の支持部材と、
前記空間部内において前記第１および第２の面の少なくとも１つの面側に配置された前記第１の送信アンテナおよび前記第１の受信アンテナと、
前記空間部内において振動可能に前記第１の送信アンテナおよび／または前記第１の受信アンテナに接して配置された前記ｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子とを含み、
前記第１の支持部材または前記第２の支持部材は、前記ｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子が前記第１の面または前記第２の面に接触するのを防止するように前記ｎｍ（ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子を支持する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の検出装置。 Each of the M detection elements
A substrate including a space having a first surface and a second surface opposite to the first surface;
a first support member protruding from the first surface of the space toward the second surface;
a second support member protruding from the second surface of the space toward the first surface;
the first transmitting antenna and the first receiving antenna disposed on at least one of the first and second surfaces in the space;
the n m (m is any one of 1 to M) transducers arranged in contact with the first transmitting antenna and/or the first receiving antenna so as to be vibrable within the space,
The detection device according to any one of claims 1 to 10, wherein the first support member or the second support member supports the n m (m is any one of 1 to M) transducers so as to prevent the n m (m is any one of 1 to M) transducers from contacting the first surface or the second surface.
前記ｎ１個の振動子、前記ｎ２個の振動子、・・・、および前記ｎＭ個の振動子が前記電磁場に基づいた振動電場の印加に応じてそれぞれ５０ＭＨｚ以上の共振周波数で振動する振動波形からなるＭ個の受信信号を受信アンテナによって前記Ｍ個の検出素子から受信する第２のステップと、
前記Ｍ個の受信信号に基づいて、１個の前記受信信号における前記共振周波数の変化量を検出することによって検出対象物を検出する処理を検出回路によって前記Ｍ個の受信信号の全てについて実行する第３のステップとを備え、
前記Ｍ個の検出素子の各々において、前記ｎ ｍ （ｎ ｍ は、２以上の整数であり、ｍは、１～Ｍのいずれか）個の振動子は、前記共振周波数が相互に異なる複数の振動子からなり、
前記Ｍ個の検出素子は、前記送信アンテナからの電磁場ＥＷが届く領域において、相互に異なる位置に配置される、検出方法。 a first step of wirelessly feeding, to M detection elements (where M is an integer of 2 or more), an electromagnetic field that vibrates each of N (where N is an integer of 1 or more and satisfies N= n1 + n2 + ... + nM ) transducers in the M detection elements at a resonant frequency, where the number of transducers included in each of M detection elements is n1, n2 , ..., nM (where n1, n2 , ..., nM are each an integer of 2 or more);
a second step of receiving M reception signals from the M detection elements by a receiving antenna, the M reception signals being vibration waveforms in which the n 1 transducers, the n 2 transducers, ..., and the n M transducers vibrate at a resonance frequency of 50 MHz or more in response to application of an oscillating electric field based on the electromagnetic field;
a third step of detecting an object to be detected by detecting an amount of change in the resonant frequency in one of the M received signals based on the M received signals using a detection circuit , for all of the M received signals;
In each of the M detection elements, the n m (n m is an integer of 2 or more, and m is any one of 1 to M) transducers are composed of a plurality of transducers having mutually different resonant frequencies,
A detection method in which the M detection elements are arranged at different positions from each other in a region reached by an electromagnetic field EW from the transmitting antenna .
前記Ｍ個の受信信号は、前記第１の振動子、前記第２の振動子、・・・、および前記第Ｍの振動子が前記振動電場に起因して振動するときの第１の振動波形からなる前記Ｍ個の検出素子におけるＭ個の第１の受信信号と、前記第１の振動子、前記第２の振動子、・・・、および前記第Ｍの振動子が前記検出対象物の影響を受けて振動するときの第２の振動波形からなる前記Ｍ個の検出素子におけるＭ個の第２の受信信号とを含み、
前記第２のステップにおいて、前記Ｍ個の第１の受信信号が前記受信アンテナによって受信された後に、前記Ｍ個の第２の受信信号が前記受信アンテナによって受信され、
前記第３のステップは、
前記Ｍ個の第１の受信信号に基づいて前記第１の振動子、前記第２の振動子、・・・、および前記第Ｍの振動子のＭ個の第１の共振周波数を求める処理を前記検出回路によって実行する第１のサブステップと、
前記Ｍ個の第２の受信信号に基づいて前記第１の振動子、前記第２の振動子、・・・、および前記第Ｍの振動子の振動子のＭ個の第２の共振周波数を求める処理を前記検出回路によって実行する第２のサブステップと、
前記第１の共振周波数から前記第２の共振周波数を減算した共振周波数の変化量を求める処理を前記Ｍ個の第１および第２の共振周波数の全てについて実行してＭ個の前記共振周波数の変化量を求める処理を前記検出回路によって実行する第３のサブステップと、
１個の前記共振周波数の変化量に基づいて検出対象物を検出する処理を前記Ｍ個の共振周波数の変化量の全てについて実行して前記Ｍ個の検出素子における検出対象物を検出する処理を前記検出回路によって実行する第４のサブステップとを含む、請求項１２に記載の検出方法。 When the n1 transducers, the n2 transducers, ..., and the nM transducers are respectively a first transducer, a second transducer, ..., and an M-th transducer,
The M reception signals include M first reception signals in the M detection elements, which are composed of a first vibration waveform when the first transducer, the second transducer, ..., and the M transducer vibrate due to the oscillating electric field, and M second reception signals in the M detection elements, which are composed of a second vibration waveform when the first transducer, the second transducer, ..., and the M transducer vibrate due to the influence of the detection object,
In the second step, after the M first received signals are received by the receiving antennas, the M second received signals are received by the receiving antennas;
The third step includes:
a first sub-step of executing, by the detection circuit, a process of determining M first resonant frequencies of the first transducer, the second transducer, ..., and the M transducer based on the M first received signals;
a second sub-step of executing, by the detection circuit, a process of determining M second resonant frequencies of the first transducer, the second transducer, ..., and the Mth transducer based on the M second received signals;
a third sub-step of executing, by the detection circuit, a process of calculating a change amount of a resonance frequency obtained by subtracting the second resonance frequency from the first resonance frequency for all of the M first and second resonance frequencies to calculate a change amount of the M resonance frequencies;
and a fourth substep of detecting the detection target object based on the amount of change in one of the resonant frequencies for all of the M amounts of change in the resonant frequencies by the detection circuit, thereby detecting the detection target object in the M detection elements.
前記第２のステップにおいて、前記Ｍ個の受信信号は、前記一定期間が経過した後に、前記送受信アンテナによって受信される、請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載の検出方法。 In the first step, the electromagnetic field is wirelessly fed to the M detection elements for a certain period of time by a transmitting/receiving antenna which constitutes the transmitting antenna and the receiving antenna and is a single antenna;
The detection method according to claim 12 , wherein in the second step, the M received signals are received by the transmitting/receiving antennas after the certain period has elapsed.
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