JP6421076B2

JP6421076B2 - 情報収集回路、情報収集モジュール

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Publication number: JP6421076B2
Application number: JP2015098264A
Authority: JP
Inventors: 小林　智樹; 智樹小林
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2018-11-07
Anticipated expiration: 2035-05-13
Also published as: US9985479B2; US20160336802A1; JP2016213785A

Description

情報収集回路、情報収集モジュールに関する。

従来、携帯端末等の電子装置は、戸外において各種の情報を収集する情報収集装置や各種のサービスの提供を受けるウエラブルコンピュータとして利用されている。電子装置は、起動スイッチの操作に基づいて投入される電源に基づいて動作する。たとえば戸外に設置された電子装置の場合、露出した電源スイッチから水等が浸入して端子等の金属部分が腐食する虞がある。電源スイッチを不要とする技術として、たとえば受信手段を備え、電波等の受信の有無に基づいて電源を起動・停止するものがある（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００６−８６５８４号公報

ところで、受信装置に対応する送信装置以外に、同様の電波等を送信する送信装置がある。このような送信装置から送信される電波等は、上記の受信装置に対してノイズとして混入する。このようなノイズにより、意図しない電源の投入・停止が行われ、電子装置が誤動作する虞がある。このため、ノイズ等による誤動作を抑制することが求められる。

本発明の一観点によれば、測定対象の情報を収集する情報収集回路であって、前記測定対象の情報に応じた信号を出力する検出回路と、前記検出回路の出力信号に基づいて前記測定対象の情報を収集する制御回路と、外部からの磁界または電界によって起電力を発生するコイルと、前記コイルの起電力を整流する整流回路と、前記整流回路と前記制御回路の電源端子との間に接続され、前記整流回路により整流された直流電圧に基づいて導通状態となる第１の半導体スイッチと、前記制御回路の電源端子とバッテリとの間に接続され、制御端子に前記制御回路から供給される制御信号に基づいて導通状態となり、前記制御回路の非動作時に非導通状態となる第２の半導体スイッチとを有し、前記制御回路は、前記第１の半導体スイッチを介して供給される第１の電源電圧に基づいて起動して前記第２の半導体スイッチを導通状態に制御し、導通状態の前記第２の半導体スイッチを介して前記バッテリから供給される第２の電源電圧に基づいて動作して前記測定対象の情報を収集する。

本発明の一観点によれば、誤動作を抑制することができる。

第一実施形態の情報収集システムを示すブロック回路図。第一実施形態の情報収集装置の動作を示す状態遷移図。（ａ）は情報収集装置の側面図、（ｂ）は情報収集装置の裏面図。（ａ）は情報収集装置の使用形態を示す平面図、（ｂ）は使用形態を示す断面図、（ｃ）は別の使用形態を示す断面図。比較例の情報収集装置及び起動装置を示すブロック回路図。比較例の情報収集装置及び起動装置を示すブロック回路図。第二実施形態の情報収集装置を示すブロック回路図。第二実施形態の情報収集装置の動作を示す状態遷移図。別の情報収集装置を示すブロック回路図。

以下、各形態を説明する。
なお、添付図面は、理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。構成要素の寸法比率は実際のものと、または別の図面中のものと異なる場合がある。

（第一実施形態）
以下、第一実施形態を説明する。
図１に示すように、情報収集システムは、起動装置１０、情報収集装置２０、情報管理装置３０を含む。

情報収集装置２０は、起動装置１０から非接触にて供給される電力に基づいて起動する。つまり、起動装置１０は、情報収集装置２０の起動スイッチ（電源スイッチ）として機能する。起動した情報収集装置２０は、バッテリＢＡのバッテリ電圧ＶＢに応じて供給される電源電圧Ｖｃｃに基づいて動作する。つまり、情報収集装置２０は、バッテリＢＡの電力に基づいて継続的に動作する。そして、この情報収集装置２０は、内蔵するセンサにより測定対象物の情報を収集し、その情報を無線通信によって送信する。バッテリＢＡは、たとえばボタン型やコイン型の一次電池である。なお、バッテリＢＡとして、矩形箱状の電池を用いてもよい。また、バッテリＢＡとして二次電池を用いてもよい。

情報管理装置３０は、アンテナ３１を有し、情報収集装置２０から送信される情報を受信する。そして、情報管理装置３０は、受信した情報を記憶装置（ＨＤＤ等）に記憶する。たとえば、情報収集装置２０には、識別情報（ＩＤ）が設定されている。複数の情報収集装置２０において、各情報収集装置２０には互いに異なる識別情報（ＩＤ）が設定される。情報収集装置２０は、識別情報と収集した情報（生体情報）を含む送信情報を送信する。情報管理装置３０は、受信した情報、つまり識別情報と生体情報とを記憶する。

起動装置１０は、給電回路１１、コイルＬ１１、コンデンサＣ１１を含む。給電回路１１の出力端子はコイルＬ１１の両端子に接続されている。コイルＬ１１には、コンデンサＣ１１が並列に接続されている。給電回路１１は、所定の周波数の交流電力をコイルＬ１１に供給する。交流電力の周波数は、コイルＬ１１のインダクタンスとコンデンサＣ１１のキャパシタンスとに基づく共振周波数に設定され、たとえば１０ＭＨｚである。

情報収集装置２０は、情報収集回路２１のコイルＬ２１を含む。コイルＬ２１の第１端子はダイオードＤ２１のアノードに接続され、コイルＬ２１の第２端子は低電位電圧の配線（グランドＧＮＤ）に接続されている。コイルＬ２１にはコンデンサＣ２１が並列に接続されている。ダイオードＤ２１のカソードは、スイッチＳＷ１を介して制御回路２２の電源端子Ｖｃｃに接続されている。コイルＬ２１とコンデンサＣ２１は、共振回路に含まれる。コイルＬ２１のインダクタンスとコンデンサＣ２１のキャパシタンスとに基づく共振周波数は、起動装置１０の共振回路における共振周波数と等しく設定される。

スイッチＳＷ１は、たとえばＰチャネルＭＯＳトランジスタであり、第１の半導体スイッチの一例である。スイッチＳＷ１の第１端子（たとえばソース端子）はダイオードＤ２１のカソードに接続されている。スイッチＳＷ１の第２端子（たとえばドレイン端子）は制御回路２２の電源端子Ｖｃｃに接続されている。スイッチＳＷ１の制御端子（ゲート端子）は抵抗Ｒ２１の第１端子に接続され、抵抗Ｒ２１の第２端子はグランドＧＮＤに接続されている。

また、スイッチＳＷ１の制御端子は、制御回路２２のポートＰ０に接続されている。制御回路２２はたとえば、演算回路，周辺回路，等を含むマイクロコントローラである。制御回路２２は、メモリ２２ａを有している。メモリ２２ａには、制御回路２２の動作プログラム、動作における一次的なデータ、識別情報（ＩＤ）等が記憶される。なお、メモリ２２ａに収集した情報を記憶してもよい。

制御回路２２は、電源端子Ｖｃｃに供給される電源電圧（電源端子に加わる電圧であるため、同じ符号Ｖｃｃを用いる）に基づいて起動し、メモリ２２ａに格納された動作プログラムを実行する。そして、制御回路２２は、動作状態に基づいて制御信号Ｓ１を出力する。スイッチＳＷ１は、制御信号Ｓ１に応答してオン・オフする。

また、制御回路２２の電源端子Ｖｃｃは、スイッチＳＷ２に接続されている。スイッチＳＷ２は、たとえばＮチャネルＭＯＳトランジスタであり、第２の半導体スイッチの一例である。スイッチＳＷ２の第１端子（たとえばドレイン端子）はバッテリＢＡの正極端子に接続されている。バッテリＢＡの負極端子はグランドＧＮＤに接続されている。

スイッチＳＷ２の第２端子（たとえばソース端子）は制御回路２２の電源端子Ｖｃｃに接続されている。スイッチＳＷ２の制御端子（ゲート端子）は制御回路２２のポートＰ１に接続されている。制御回路２２は、動作状態に基づいて制御信号Ｓ２を出力する。スイッチＳＷ２は、制御信号Ｓ２に応答してオン・オフする。

制御回路２２のポートＰ２はセンサ２３に接続されている。センサ２３は、たとえば温度センサであり、生体情報として取着された測定対象物の温度に応じた信号を出力する。制御回路２２は、センサ２３の出力信号に基づいて、測定対象物の温度を検出する。たとえば、情報収集装置２０は、生体情報を収集する装置であり、人体に取着される。センサ２３は、人体の体温に応じた信号を出力する。制御回路２２は、センサ２３の出力信号に基づいて体温を検出する。

なお、生体情報として、体温以外の情報、たとえば心電（心臓の活動電流）、脈拍、脳波、体温、呼吸数、発汗、等を収集するようにしてもよい。また、図１では、１つのセンサ２３を示したが、収集する複数の情報に応じて複数のセンサを制御回路２２に接続してもよい。

制御回路２２のポートＰ３は、通信回路２４に接続されている。この通信回路２４にはアンテナ２５が接続されている。通信回路２４は、たとえば送信回路である。制御回路２２は、センサ２３により収集した生体情報を含む送信情報を通信回路２４に出力する。通信回路２４は、その送信情報をアンテナ２５から送信する。通信回路２４が送信する信号の周波数は、たとえば２．４ＧＨｚである。

次に、情報収集装置２０の起動方法を説明する。
バッテリＢＡが接続されていないとき、制御回路２２は、電源電圧Ｖｃｃが供給されていない（Ｖｃｃ＝０）ため、非動作状態にある。

バッテリＢＡが接続されると、バッテリ電圧ＶＢがスイッチＳＷ２に供給される。制御回路２２は非動作状態であるため、スイッチＳＷ２のゲート電圧はＬレベル（グランドＧＮＤレベル）である。このため、スイッチＳＷ２はオフしている。

起動装置１０の給電回路１１は、常時または図示しないスイッチの操作に基づいて、コイルＬ１１に交流電力を供給する。この交流電力に基づいて、情報収集装置２０のコイルＬ２１に起電力（交流電力）が生じる。この交流電力は、ダイオードＤ２１により整流され、直流電力がスイッチＳＷ１に供給される。

スイッチＳＷ１はＰチャネルＭＯＳトランジスタであり、制御端子（ゲート端子）が抵抗Ｒ２１を介してグランドＧＮＤに接続されている。このため、制御回路２２が非動作状態にあるとき、スイッチＳＷ１はオンしている。なお、スイッチＳＷ１はＰチャネルＭＯＳトランジスタであり、ゲート端子とソース端子との間の電位差に基づいてオン・オフする。そして、スイッチＳＷ１の第１端子（トランジスタのソース端子）には、コイルＬ２１に生じた起電力を平滑化した直流電力が供給される。スイッチＳＷ１は、この直流電力の供給によりオン（導通）する。つまり、起電力が生じていないとき（且つ制御回路２２により制御されていないとき）、スイッチＳＷ１はオン可能な状態にある。このオン可能な状態を含めてスイッチＳＷ１のオン状態（導通状態）とよぶ。そして、直流電力は、オン状態（導通状態）のスイッチＳＷ１を介して制御回路２２の電源端子Ｖｃｃに供給される。制御回路２２は、この直流電力（第１の電源電圧）に基づいて起動する。

起動した制御回路２２は、ポートＰ１から所定の電圧Ｖｈレベルの制御信号Ｓ２を出力する。制御信号Ｓ２の電圧Ｖｈは、スイッチＳＷ２のオン状態を維持するために必要なレベルである。本実施形態のスイッチＳＷ２は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタである。したがって、制御回路２２は、スイッチＳＷ２の端子電圧（たとえば、ドレイン端子に供給されるバッテリ電圧Ｂ）より高い電圧（スイッチＳＷ２のしきい値電圧Ｖｔｈｎ高い電圧）の制御信号Ｓ２を生成する。たとえば、制御回路２２は、昇圧回路を有し、その昇圧回路にて必要な電圧を生成する。昇圧回路は、たとえば、スイッチング方式、チャージポンプ式、ブートストラップ式等の回路を用いることができる。

スイッチＳＷ２は、この制御信号Ｓ２に応答してオンする。このオンしたスイッチＳＷ２を介してバッテリＢＡのバッテリ電圧ＶＢと等しい電源電圧Ｖｃｃ（第２の電源電圧）が制御回路２２に供給される。この電源電圧Ｖｃｃ（バッテリ電圧ＶＢ）に基づいて、制御回路２２は、継続的に動作する。

次に、制御回路２２は、所定の電圧レベルの制御信号Ｓ１を出力する。たとえば、この制御信号Ｓ１のレベルは、たとえば上記の制御信号Ｓ２のレベル（電圧Ｖｈ）と等しい。スイッチＳＷ１は、電圧Ｖｈの制御信号Ｓ１に応答してオフする。なお、制御信号Ｓ１のレベルを、電源電圧Ｖｃｃレベルとしてもよい。スイッチＳＷ１がオフすることにより、コイルＬ２１、コンデンサＣ２１、及びダイオードＤ２１を含む起動回路が制御回路２２の電源端子Ｖｃｃから切り離される。つまり、制御回路２２は、起動回路により供給される電源電圧Ｖｃｃに基づいて起動し、起動後に起動回路を電源端子Ｖｃｃから切り離す。

次に、上記の情報収集装置２０の動作状態の遷移を説明する。
図２に示す状態ＳＴ１１は初期状態である。この状態において、情報収集装置２０の電源はオフしている。したがって、図１に示すスイッチＳＷ１，ＳＷ２は非制御状態にある。スイッチＳＷ１（「スイッチ１」と表記、以下同様）は、制御端子が抵抗Ｒ２１を介してグランドＧＮＤに接続され、オン可能な状態にある。スイッチＳＷ２（「スイッチ２」と表記、以下同様）はオフしている。また、情報収集装置２０のバッテリＢＡは制御回路２２等に対して十分な（動作可能な）バッテリ電圧ＶＢを供給することができる状態にある。

コイルＬ２１に起電力が生じると、その起電力に基づいて制御回路２２が起動する（状態ＳＴ１２）。起動した制御回路２２は、制御信号Ｓ２を出力し、その制御信号Ｓ２に基づいてスイッチＳＷ２がオンする（状態ＳＴ１３）。

オンしたスイッチＳＷ２を介してバッテリＢＡからバッテリ電圧ＶＢが供給される。そのバッテリ電圧ＶＢを電源電圧Ｖｃｃとして装置全体が起動する（状態ＳＴ１４）。制御回路２２は、制御信号Ｓ１を出力し、その制御信号Ｓ１に基づいてスイッチＳＷ１がオフし（状態ＳＴ１５）、状態ＳＴ１４へ遷移する。

この状態ＳＴ１４において、情報収集装置２０は、センサ２３により収集した情報を、通信回路２４及びアンテナ２５を介して送信する。
また、この状態ＳＴ１４において、ノイズ等の混入により、コイルＬ２１に起電力が発生する場合がある。しかし、コイルＬ２１と制御回路２２との間のスイッチＳＷ１がオフしているため、制御回路２２は、起電力の影響を受けない。つまり、状態ＳＴ１４にて動作する。

バッテリ電圧ＶＢの低下、つまりバッテリ電圧ＶＢが制御回路２２の動作可能な電圧範囲より低くなると、状態ＳＴ１６へ遷移し、情報収集装置２０は電源オフとなる。この状態ＳＴ１６において、制御回路２２は停止している。したがって、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は非制御状態となる。スイッチＳＷ１はオン状態となり、スイッチＳＷ２はオフ状態となる。

この停止状態（状態ＳＴ１６）において、ノイズ等の混入により、コイルＬ２１に起電力が生じる場合がある。このような場合、状態ＳＴ１２へ遷移し、起電力に基づいて制御回路２２が起動する。起動した制御回路２２は、制御信号Ｓ２を出力し、スイッチＳＷ２をオンする。しかし、スイッチＳＷ２を介してバッテリ電圧ＶＢが供給されないため、状態ＳＴ１６へ遷移し、電源オフとなる。

そして、状態ＳＴ１６において、電池交換、つまりバッテリＢＡが交換されると、状態ＳＴ１１（初期状態）へ遷移する。電池交換において、使用済の電池は、新品の一次電池、または充電済みの二次電池と交換される。このように、バッテリＢＡの交換により、情報収集装置２０が再利用される。なお、バッテリＢＡに二次電池を用いた場合、バッテリＢＡは、配線基板４０（図３（ａ）参照）から取り外されて充電され、再び配線基板４０に取着される。なお、配線基板４０に取着した状態で、バッテリＢＡ（二次電池）を充電してもよい。

図３（ａ）に示すように、情報収集装置２０は、たとえば配線基板４０を含むモジュールとして提供される。配線基板４０の材料としては、たとえばエポキシ樹脂等の絶縁樹脂、ガラス等のフィラーを含む絶縁樹脂、等を用いることができる。なお、配線基板４０を、ポリイミド等の樹脂フィルムに配線層を含むものとしてもよい。

配線基板４０の上面には、情報収集回路２１が形成されている。なお、図では、情報収集回路２１を１つの矩形として示したが、図１に示すコンデンサＣ２１やダイオードＤ２１等のディスクリート部品が配線基板４０に実装されることもある。また、コンデンサＣ２１はダイオードＤ２１等を含む１つの半導体チップが配線基板４０に実装されてもよい。また、配線基板４０の上面には、バッテリＢＡが実装されている。バッテリＢＡは、配線基板４０に含まれる配線パターン（図示略）を介して制御回路２２やコイルＬ２１などに接続される。

図３（ｂ）に示すように、配線基板４０の下面には、コイルＬ２１が配線パターンにより形成されている。なお、収集する情報に応じて、配線基板４０の下面に情報収集のための電極等を形成してもよい。

（使用形態）
図４（ａ）に示すように、情報収集装置２０（モジュール）は、取着フィルム５０を用いて測定対象物（たとえば人体）に取着される。

図４（ｂ）に示すように、取着フィルム５０は、基材５１と粘着層５２とを含む。基材５１は、伸縮性を有している。基材５１は、たとえばポリエステルやポリウレタン等の樹脂フィルムである。なお、基材５１として、防水性を有するとよい。粘着層は、たとえばアクリル系粘着材である。基材５１及び粘着層５２は、情報収集装置２０を測定対象物に密着させ、その情報収集装置２０を被覆する。粘着層５２は、測定対象物に応じて、たとえば人体であれば貼付／剥離が可能であるとよい。

未使用状態において、粘着層５２の下面は保護シート５３により覆われている。保護シート５３には、薄い金属フィルム、金属粒を含む樹脂フィルム、フェライト等の磁性体粒を含む樹脂フィルムを用いることができる。このような保護シート５３は、情報収集装置２０に含まれる共振回路（コイルＬ２１とコンデンサＣ２１）の共振周波数を、起動装置１０の共振周波数に対してずらす。これにより、未使用状態における起動を防止する。

なお、図４（ｃ）に示すように、保護シート５３を剥離したときに、情報収集装置２０（モジュール）の下面（図３に示す配線基板４０の下面）が露出するようにしてもよい。この場合、情報収集装置２０の下面が測定対象物の表面に接する。

（比較例）
次に、比較例を説明する。
なお、上記実施形態と同じ部材については同じ符号を用いて説明する。

図５に示すように、情報収集装置１００において、コイルＬ２１の一端はダイオードＤ２１を介して制御回路１０１の電源端子Ｖｃｃに接続されている。したがって、コイルＬ２１により発生した起電力は、ダイオードＤ２１により直流電力に変換されて制御回路１０１の電源端子Ｖｃｃに供給される。制御回路１０１は、この電源端子Ｖｃｃに供給される電源電圧に基づいて起動する。なお、図５では、図１に示す通信回路２４、アンテナ２５及びセンサ２３を省略している。

図６に示すように、磁界または電界を生じさせる装置１１０がある。この装置１１０は、たとえば、ＩＣカードやＩＣタグなどのリーダ・ライタ装置である。このような装置１１０による磁界または電界により、情報収集装置１００のコイルＬ２１に起電力が発生する。この起電力は、制御回路１０１の電源端子Ｖｃｃにおける電圧を変化させる。このような電圧変動により、制御回路１０１が誤動作する場合がある。

（作用）
次に、上記の情報収集装置２０の作用を説明する。
図１に示すコイルＬ２１には、起動装置１０からの電力供給（磁界共鳴）により起電力が発生する。この起電力は、ダイオードＤ２１により直流電力に変換される。ダイオードＤ２１と制御回路２２との間のスイッチＳＷ１は、制御端子が抵抗Ｒ２１を介してグランドに接続されている。したがって、スイッチＳＷ１は、直流電力に基づいてオンする。そして、オンしたスイッチＳＷ１を介して直流電力が制御回路２２の電源端子Ｖｃｃに供給され、制御回路２２が起動する。

起動した制御回路２２は、ポートＰ１から制御信号Ｓ２を出力し、スイッチＳＷ２をオンする。このオンしたスイッチＳＷ２を介してバッテリＢＡのバッテリ電圧ＶＢに応じた電源電圧Ｖｃｃが制御回路２２の電源端子Ｖｃｃに供給される。制御回路２２は、制御信号Ｓ２によりスイッチＳＷ２のオン状態を継続することで、バッテリＢＡから供給される電源電圧Ｖｃｃにより継続的に動作する。

また、制御回路２２は、ポートＰ０から制御信号Ｓ１を出力し、スイッチＳＷ１をオフする。つまり、制御回路２２は、コイルＬ２１、コンデンサＣ２１、ダイオードＤ２１を含む回路を制御回路２２の電源端子Ｖｃｃから切り離す。したがって、たとえば図８に示す装置１１０によりコイルＬ２１に起電力が発生しても、その起電力は、電源端子Ｖｃｃの電圧に影響しない。このように、制御回路２２の起動後においてコイルＬ２１に発生する起電力による電源電圧Ｖｃｃの変動が抑制される。したがって、制御回路２２の誤動作が抑制される。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１−１）情報収集装置２０の情報収集回路２１は、コイルＬ２１を含む。コイルＬ２１の第１端子はダイオードＤ２１とスイッチＳＷ１を介して制御回路２２の電源端子Ｖｃｃに接続されている。スイッチＳＷ１の制御端子は、抵抗Ｒ２１を介してグランドＧＮＤに接続され、情報収集装置２０の非動作時にオン状態にある。制御回路２２の電源端子Ｖｃｃは、スイッチＳＷ２を介してバッテリＢＡの正極に接続されている。スイッチＳＷ２は、情報収集装置２０の非動作時にオフしている。

コイルＬ２１には、起動装置１０のコイルＬ１１に流れる交流電力に基づいて起電力が生じる。この起電力は、ダイオードＤ２１により直流電力に変換される。直流電力は、オン状態のスイッチＳＷ１を介して制御回路２２の電源端子Ｖｃｃに供給され、制御回路２２が起動する。起動した制御回路２２は、制御信号Ｓ２によりスイッチＳＷ２をオンする。オンしたスイッチＳＷ２により、バッテリＢＡのバッテリ電圧ＶＢに応じた電源電圧Ｖｃｃが制御回路２２の電源端子Ｖｃｃに供給される。したがって、情報収集装置２０にスイッチや露出した接点等を設けることなく、非接触で情報収集装置２０を起動することができる。

したがって、スイッチの接触等によって情報収集装置２０が停止することを防止することができる。また、スイッチの接点や露出した接点等が不要であるため、情報収集装置２０全体を樹脂等により被覆することで、防塵、耐腐食性を向上することができる。

（１−２）起動した制御回路２２は、制御信号Ｓ１によりスイッチＳＷ１をオフする。磁界または電界を生じさせる装置１１０によりコイルＬ２１に起電力が発生しても、スイッチＳＷ１がオフしているため、その起電力に基づく直流電力は、制御回路２２の電源端子Ｖｃｃに供給されない。このように、制御回路２２の起動後においてコイルＬ２１に発生する起電力による電源電圧Ｖｃｃの変動を抑制することができる。したがって、制御回路２２の誤動作を抑制することができる。

（１−３）スイッチＳＷ１，ＳＷ２は半導体スイッチである。したがって、機械式の接点がないため、衝撃等によりスイッチがオン・オフすることがない。したがって、バッテリＢＡから電源電圧Ｖｃｃを安定して制御回路２２に供給することができ、安定して情報収集を行うことができる。

（第二実施形態）
以下、第二実施形態を説明する。
なお、この実施形態において、上記実施形態と同じ構成部材については同じ符号を付してその説明の全てまたは一部を省略する。

図７に示すように、情報収集装置６０の情報収集回路６１は、コイルＬ２１を含む。コイルＬ２１の第１端子はダイオードＤ２１のアノードに接続され、コイルＬ２１の第２端子は低電位電圧の配線（グランドＧＮＤ）に接続されている。コイルＬ２１にはコンデンサＣ２１が並列に接続されている。ダイオードＤ２１のカソードは、スイッチＳＷ１１に接続されている。コイルＬ２１とコンデンサＣ２１は、共振回路に含まれる。コイルＬ２１のインダクタンスとコンデンサＣ２１のキャパシタンスとに基づく共振周波数は、起動装置１０の共振回路における共振周波数と等しく設定される。

スイッチＳＷ１１は、たとえばＮチャネルＭＯＳトランジスタであり、第１の半導体スイッチの一例である。ダイオードＤ２１のカソードはスイッチＳＷ１１の制御端子（ゲート端子）に接続されている。スイッチＳＷ１１の第１端子（たとえばドレイン端子）はバッテリＢＡの正極に接続されている。スイッチＳＷ１２の第２端子（たとえばソース端子）は制御回路６２の電源端子Ｖｃｃに接続されている。

制御回路６２はたとえば、演算回路，周辺回路，等を含むマイクロコントローラである。制御回路６２は、メモリ６２ａを有している。メモリ６２ａには、制御回路６２の動作プログラム、動作における一次的なデータ、識別情報（ＩＤ）等が記憶される。なお、メモリ６２ａに収集した情報を記憶してもよい。制御回路６２は、電源端子Ｖｃｃに供給される電源電圧（電源端子に加わる電圧であるため、同じ符号Ｖｃｃを用いる）に基づいて起動し、メモリ６２ａに格納された動作プログラムを実行する。

また、制御回路６２の電源端子Ｖｃｃは、スイッチＳＷ１２に接続されている。スイッチＳＷ１２は、たとえばＮチャネルＭＯＳトランジスタであり、第２の半導体スイッチの一例である。スイッチＳＷ１２の第１端子（たとえばドレイン端子）はバッテリＢＡの正極端子に接続されている。バッテリＢＡの負極端子はグランドＧＮＤに接続されている。

スイッチＳＷ１２の第２端子（たとえばソース端子）は制御回路６２の電源端子Ｖｃｃに接続されている。スイッチＳＷ１２の制御端子（ゲート端子）は制御回路６２のポートＰ１に接続されている。制御回路６２は、動作状態に基づいて制御信号Ｓ１２を出力する。スイッチＳＷ１２は、制御信号Ｓ１２に応答してオン・オフする。

制御回路６２のポートＰ２はセンサ２３に接続されている。センサ２３は、たとえば温度センサであり、生体情報として取着された測定対象物の温度に応じた信号を出力する。制御回路６２は、センサ２３の出力信号に基づいて、測定対象物の温度を検出する。たとえば、情報収集装置６０は、生体情報を収集する装置であり、人体に取着される。センサ２３は、人体の体温に応じた信号を出力する。制御回路６２は、センサ２３の出力信号に基づいて体温を検出する。

なお、生体情報として、体温以外の情報、たとえば心電（心臓の活動電流）、脈拍、脳波、体温、呼吸数、発汗、等を収集するようにしてもよい。また、図１では、１つのセンサ２３を示したが、収集する複数の情報に応じて複数のセンサを制御回路６２に接続してもよい。

制御回路６２のポートＰ３は、通信回路２４に接続されている。この通信回路２４にはアンテナ２５が接続されている。通信回路２４は、たとえば送信回路である。制御回路６２は、センサ２３により収集した生体情報を含む送信情報を通信回路２４に出力する。通信回路２４は、その送信情報をアンテナ２５から送信する。通信回路２４が送信する信号の周波数は、たとえば２．４ＧＨｚである。

次に、情報収集装置６０の起動方法を説明する。
バッテリＢＡが接続されていないとき、制御回路６２は、電源電圧Ｖｃｃが供給されていない（Ｖｃｃ＝０）ため、非動作状態にある。

バッテリＢＡが接続されると、バッテリ電圧ＶＢがスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２に供給される。コイルＬ２１に起電力が生じていないとき、スイッチＳＷ１１の制御端子の電位はＬレベル（グランドＧＮＤレベル）である。このため、スイッチＳＷ１１はオフしている。制御回路６２は非動作状態であるため、スイッチＳＷ１２の制御端子の電圧はＬレベル（グランドＧＮＤレベル）である。このため、スイッチＳＷ１２はオフしている。

起動装置１０の給電回路１１は、常時または図示しないスイッチの操作に基づいて、コイルＬ１１に交流電力を供給する。この交流電力に基づいて、情報収集装置６０のコイルＬ２１に起電力（交流電力）が生じる。この交流電力は、ダイオードＤ２１により整流され、直流電力がスイッチＳＷ１１の制御端子に供給される。

スイッチＳＷ１１はＮチャネルＭＯＳトランジスタである。このため、スイッチＳＷ１１は、ダイオードＤ２１から供給される直流電力に基づいてオンする。このオンしたスイッチＳＷ１１を介してバッテリＢＡのバッテリ電圧ＶＢが電源電圧Ｖｃｃとして制御回路６２の電源端子Ｖｃｃに供給される。制御回路６２は、この直流電力に基づいて起動する。

起動した制御回路６２は、ポートＰ１から所定の電圧Ｖｈレベルの制御信号Ｓ１２を出力する。制御信号Ｓ１２の電圧Ｖｈは、スイッチＳＷ１２のオン状態を維持するために必要なレベルである。本実施形態のスイッチＳＷ１２は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタである。したがって、制御回路６２は、スイッチＳＷ１２の端子電圧（たとえば、ドレイン端子に供給されるバッテリ電圧Ｂ）より高い電圧（スイッチＳＷ１２のしきい値電圧Ｖｔｈｎ高い電圧）の制御信号Ｓ１２を生成する。たとえば、制御回路６２は、昇圧回路を有し、その昇圧回路にて必要な電圧を生成する。昇圧回路は、たとえば、スイッチング方式、チャージポンプ式、ブートストラップ式等の回路を用いることができる。

スイッチＳＷ１２は、この制御信号Ｓ１２に応答してオンする。このオンしたスイッチＳＷ１２を介してバッテリＢＡのバッテリ電圧ＶＢと等しい電源電圧Ｖｃｃが制御回路６２に供給される。この電源電圧Ｖｃｃ（バッテリ電圧ＶＢ）に基づいて、制御回路６２は、継続的に動作する。

次に、上記の情報収集装置６０の動作状態の遷移を説明する。
図８に示す状態ＳＴ２１は初期状態である。この状態において、情報収集装置６０の電源はオフしている。したがって、図１に示すスイッチＳＷ１２は非制御状態にある。スイッチＳＷ１１（「スイッチ１」と表記、以下同様）は、制御端子がダイオードＤ２１のカソードに接続されＬレベル（グランドレベル）にあり、オフしている。スイッチＳＷ１２（「スイッチ２」と表記、以下同様）はオフしている。また、情報収集装置６０のバッテリＢＡは制御回路６２等に対して十分な（動作可能な）バッテリ電圧ＶＢを供給することができる状態にある。

コイルＬ２１に起電力が生じると、その起電力に基づいてスイッチＳＷ１１がオンし（状態ＳＴ２２）、制御回路６２の電源端子ＶｃｃにバッテリＢＡのバッテリ電圧ＶＢが供給され、制御回路６２が起動する（状態ＳＴ２３）。起動した制御回路６２は、制御信号Ｓ１２を出力し、その制御信号Ｓ１２に基づいてスイッチＳＷ１２がオンする（状態ＳＴ２４）。

オンしたスイッチＳＷ１２を介してバッテリＢＡからバッテリ電圧ＶＢが供給される。そのバッテリ電圧ＶＢを電源電圧Ｖｃｃとして装置全体が起動する（状態ＳＴ２５）。コイルＬ２１の起電力がなくなると、制御端子の電圧が低下し、スイッチＳＷ１１がオフする。

この状態ＳＴ２５において、情報収集装置６０は、センサ２３により収集した情報を、通信回路２４及びアンテナ２５を介して送信する。
また、この状態ＳＴ２５において、ノイズ等の混入により、コイルＬ２１に起電力が発生する場合がある。この起電力に基づいてスイッチＳＷ１１の制御端子の電圧が変動する。

本実施形態において、スイッチＳＷ１１はＮチャネルＭＯＳトランジスタである。したがって、このスイッチＳＷ１１をオンするためには、ソース端子の電圧レベルよりＮチャネルＭＯＳトランジスタのしきい値電圧Ｖｔｈｎ高い電圧が必要である。つまり、コイルＬ２１により発生する起電力をダイオードＤ２１により整流した直流電圧がこの必要な電圧より低い場合、スイッチＳＷ１１はオフしている。

また、ダイオードＤ２１により整流した電圧が必要な電圧より高い場合、スイッチＳＷ１１がオンする（状態ＳＴ２６）。この場合、バッテリＢＡの出力電流が、互いに並列接続された２つのスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を介して制御回路６２に供給されることになる。このため、制御回路６２の電源端子Ｖｃｃにおける電圧は変動しない。そして、起電力がなくなると、スイッチＳＷ１１がオフし、状態ＳＴ２５に遷移する。

バッテリ電圧ＶＢの低下、つまりバッテリ電圧ＶＢが制御回路６２の動作可能な電圧範囲より低くなると、状態ＳＴ２７へ遷移し、情報収集装置６０は電源オフとなる。この状態ＳＴ２７において、制御回路６２は停止している。したがって、スイッチＳＷ１２は非制御状態となる。つまり、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２はオフする。

この停止状態（状態ＳＴ２７）において、ノイズ等の混入により、コイルＬ２１に起電力が生じる場合がある。このような場合、状態ＳＴ２２へ遷移し、スイッチＳＷ１１がオンする。しかし、スイッチＳＷ１１を介してバッテリ電圧ＶＢが供給されないため、状態ＳＴ２７へ遷移し、電源オフとなる。

そして、状態ＳＴ２７において、電池交換、つまりバッテリＢＡが交換されると、状態ＳＴ２１（初期状態）へ遷移する。このように、バッテリＢＡの交換により、情報収集装置６０が再利用される。

（作用）
次に、上記の情報収集装置６０の作用を説明する。
図１に示すコイルＬ２１には、起動装置１０からの電力供給（磁界共鳴）により起電力が発生する。この起電力は、ダイオードＤ２１により直流電力に変換される。スイッチＳＷ１１は、この直流電力に基づいてオンする。そして、オンしたスイッチＳＷ１１を介してバッテリ電圧ＶＢに応じた電源電圧Ｖｃｃが制御回路６２の電源端子Ｖｃｃに供給され、制御回路６２が起動する。

起動した制御回路６２は、ポートＰ１から制御信号Ｓ１２を出力し、スイッチＳＷ１２をオンする。このオンしたスイッチＳＷ１２を介してバッテリＢＡのバッテリ電圧ＶＢに応じた電源電圧Ｖｃｃが制御回路６２の電源端子Ｖｃｃに供給される。制御回路６２は、制御信号Ｓ１２によりスイッチＳＷ１２のオン状態を継続することで、バッテリＢＡから供給される電源電圧Ｖｃｃにより継続的に動作する。

本実施形態において、スイッチＳＷ１１はＮチャネルＭＯＳトランジスタである。したがって、このスイッチＳＷ１１をオンするためには、ソース端子の電圧レベルよりＮチャネルＭＯＳトランジスタのしきい値電圧Ｖｔｈｎ高い電圧が必要である。つまり、コイルＬ２１により発生する起電力をダイオードＤ２１により整流した直流電圧がこの必要な電圧より低い場合、スイッチＳＷ１１はオフしている。したがって、制御回路６２の電源端子Ｖｃｃにおける電源電圧Ｖｃｃは変動しない。

また、ダイオードＤ２１により整流した電圧が必要な電圧より高い場合、スイッチＳＷ１１がオンする（図８に示す状態ＳＴ２６）。この場合、バッテリＢＡの出力電流が、互いに並列接続された２つのスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を介して制御回路６２に供給されることになる。このため、制御回路６２の電源端子Ｖｃｃにおける電圧は変動しない、またはわずかな変動となる。

このように、本実施形態では、制御回路６２の電源端子Ｖｃｃにおける電源電圧Ｖｃｃの変動が抑制される。
以上記述したように、本実施形態によれば、上記第一実施形態の効果に加え、以下の効果を奏する。

（２−１）スイッチＳＷ１１はバッテリＢＡと制御回路６２の電源端子Ｖｃｃとの間に接続され、コイルＬ２１に発生する起電力に基づいてオンする。このオンしたスイッチＳＷ１１を介して、バッテリＢＡのバッテリ電圧ＶＢに応じた電源電圧Ｖｃｃが制御回路６２に供給される。このため、起動時において、安定した電源電圧Ｖｃｃを制御回路６２に供給することができる。

（２−２）スイッチＳＷ１１は、バッテリＢＡと制御回路６２の電源端子Ｖｃｃとの間に接続されている。また、スイッチＳＷ１２は、バッテリＢＡと制御回路６２の電源端子Ｖｃｃとの間に接続され、起動後に制御回路６２によりオン制御されている。情報収集装置６０（制御回路６２）の起動後に、コイルＬ２１に発生する起電力に基づいてスイッチＳＷ１１がオンした場合、バッテリＢＡのバッテリ電圧ＶＢは、並列に接続されたスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を介して制御回路６２の電源端子Ｖｃｃに供給される。したがって、制御回路６２の電源端子Ｖｃｃにおける電圧は変動しない、またはわずかな変動となり、電源電圧Ｖｃｃの電圧変動を抑制することができる。

尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態に対し、電磁誘導方式等の他の非接触給電方式によって起動装置から情報収集装置に電力を供給し、その電力によって情報収集装置（制御回路）を起動するようにしてもよい。

・上記実施形態では、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１，ＳＷ２２としてＭＯＳトランジスタを用いたが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、ＭＯＳトランジスタとバイポーラトランジスタとを用いてもよい。

・上記実施形態では、人体における生体情報を収集するようにしたが、たとえば、他の生体における情報を収集するようにしてもよい。たとえば、犬や猫などのペット、牛や豚などの家畜、飼育された動物の情報を収集するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、生体情報を収集するようにしたが、環境情報を収集する情報収集装置としてもよい。環境情報としては、たとえば温度、音、ガス濃度、加速度、振動、等である。

・上記実施形態では、図３（ｂ）に示すように配線基板４０の下面にコイルＬ２１を形成したが、配線基板４０の上面にコイルＬ２１を形成してもよい。
・上記実施形態において、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１，ＳＷ１２を適宜変更してもよい。

図９に示す情報収集装置７０の情報収集回路７１は、スイッチＳＷ２２と抵抗Ｒ２２を含む。スイッチＳＷ２２は、たとえばＰチャネルＭＯＳトランジスタである。スイッチＳＷ２２の第１端子（ソース端子）はバッテリＢＡに接続されている。スイッチＳＷ２２の第２端子（ドレイン端子）は制御回路７２の電源端子Ｖｃｃに接続されている。スイッチＳＷ２２の制御端子（ゲート端子）は制御回路７２のポートＰ１に接続されている。スイッチＳＷ２２の第１端子と制御端子との間には抵抗Ｒ２２が接続されている。

抵抗Ｒ２２は、バッテリＢＡのバッテリ電圧ＶＢに基づいて、スイッチＳＷ２２の制御端子をプルアップする。したがって、制御回路７２の非動作時に、スイッチＳＷ２２はオフしている。

制御回路７２は、上記第一実施形態の制御回路２２と同様に、スイッチＳＷ１を介して供給される電源電圧Ｖｃｃに基づいて起動し、メモリ７２ａに格納された動作プログラムに基づいてＬレベル（たとえばグランドＧＮＤレベル）の制御信号Ｓ２２を出力する。スイッチＳＷ２２は、このＬレベルの制御信号Ｓ２２に基づいてオンする。このオンしたスイッチＳＷ２２を介してバッテリＢＡのバッテリ電圧ＶＢに応じた電源電圧Ｖｃｃが制御回路７２に供給される。そして、制御回路７２は、所定レベル（たとえば、電圧Ｖｈレベル）の制御信号Ｓ１を出力し、スイッチＳＷ１をオフする。なお、制御回路７２が出力する制御信号Ｓ１のレベルを、電源電圧Ｖｃｃレベルとしてもよい。

なお、上記第二実施形態のスイッチＳＷ１２を、この図９に示すスイッチＳＷ２２及び抵抗Ｒ２２と置き換えてもよい。
・上記各実施形態の通信回路２４において、指令信号等を受信可能とする。制御回路２２，６２は、収集した情報をメモリ２２ａ，６２ａに格納する。そして、制御回路２２，６２は、指令信号等に応答して、メモリ２２ａ，６２ａから読み出した情報を、通信回路２４を介して送信する。

・上記各実施形態において、小型のメモリカード等の記録媒体に情報を格納するようにしてもよい。たとえば、バッテリＢＡの交換時に、記録媒体を取り出し、その記録媒体に格納された情報を情報管理装置にデータ移動する。このようにすると、通信回路２４により常時通信する必要がなくなり、消費電力が低減する。このため、バッテリＢＡによる使用期間を長くすることが可能となる。

２０情報収集装置（情報収集モジュール）
２１，６１，７１情報収集回路
２２，６２，７２制御回路
ＳＷ１，ＳＷ１１スイッチ（第１の半導体スイッチ）
ＳＷ２，ＳＷ１２，ＳＷ２２スイッチ（第２の半導体スイッチ）
ＢＡバッテリ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１２制御信号
Ｌ２１コイル
Ｒ２１抵抗
Ｖｃｃ電源端子
ＶＢバッテリ電圧
ＧＮＤグランド

Claims

測定対象の情報を収集する情報収集回路であって、
前記測定対象の情報に応じた信号を出力する検出回路と、
前記検出回路の出力信号に基づいて前記測定対象の情報を収集する制御回路と、
外部からの磁界または電界によって起電力を発生するコイルと、
前記コイルの起電力を整流する整流回路と、
前記整流回路と前記制御回路の電源端子との間に接続され、前記整流回路により整流された直流電圧に基づいて導通状態となる第１の半導体スイッチと、
前記制御回路の電源端子とバッテリとの間に接続され、制御端子に前記制御回路から供給される制御信号に基づいて導通状態となり、前記制御回路の非動作時に非導通状態となる第２の半導体スイッチと、
を有し、
前記制御回路は、前記第１の半導体スイッチを介して供給される第１の電源電圧に基づいて起動して前記第２の半導体スイッチを導通状態に制御し、導通状態の前記第２の半導体スイッチを介して前記バッテリから供給される第２の電源電圧に基づいて動作して前記測定対象の情報を収集すること、
を特徴とする情報収集回路。
前記第１の半導体スイッチは、前記整流回路に接続された第１端子と、前記制御回路の電源端子に接続された第２端子と、抵抗を介してグランドレベルの配線に接続された制御端子とを有し、前記制御回路の非動作時に前記第１端子と前記第２端子との間が導通状態となるものであり、
前記制御回路は、前記第２の半導体スイッチを導通状態に制御した後、前記第１の半導体スイッチの制御端子に供給する制御信号により非導通状態に制御すること、
を特徴とする請求項１に記載の情報収集回路。
前記第１の半導体スイッチは、前記第２の半導体スイッチに並列に接続され、制御端子に前記整流回路により整流された直流電圧が供給されること、
を特徴とする請求項１に記載の情報収集回路。
前記制御回路から送信情報が供給される通信回路と、
前記通信回路に接続されたアンテナと、
を有し、
前記制御回路は、収集した前記測定対象の情報を含む前記送信情報を、前記通信回路を介して送信すること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の情報収集回路。
測定対象に取着され、前記測定対象の情報を収集する情報収集モジュールであって、
配線基板と、
前記配線基板に実装された情報収集回路と、
前記配線基板に実装され前記情報収集回路にバッテリ電圧を供給するバッテリと、
前記配線基板に形成され、外部からの磁界または電界によって起電力を発生するコイルと、
を有し、
前記情報収集回路は、
前記測定対象の情報に応じた信号を出力する検出回路と、
前記検出回路の出力信号に基づいて前記測定対象の情報を収集する制御回路と、
前記コイルの起電力を整流する整流回路と、
前記整流回路と前記制御回路の電源端子との間に接続され、前記整流回路により整流された直流電圧に基づいて導通状態となる第１の半導体スイッチと、
前記制御回路の電源端子とバッテリとの間に接続され、制御端子に前記制御回路から供給される制御信号に基づいて導通状態となり、前記制御回路の非動作時に非導通状態となる第２の半導体スイッチと、
を含み、
前記制御回路は、前記第１の半導体スイッチを介して供給される第１の電源電圧に基づいて起動して前記第２の半導体スイッチを導通状態に制御し、導通状態の前記第２の半導体スイッチを介して前記バッテリから供給される第２の電源電圧に基づいて動作して前記測定対象の情報を収集すること、
を特徴とする情報収集モジュール。