本发明涉及具有通过磁场谐振耦合来彼此无线连接的读取器侧谐振电路和传感器侧谐振电路的传感器系统、读取器以及传感器。
背景技术：
：：1、已知有一种传感器系统，其想要通过无线连接与测量装置连接的读取器侧谐振电路和形成在接触镜上的传感器侧谐振电路，来测量泪液中含有的微量的葡萄糖(0～1.0mm程度)，并从该值推定血糖值的变化(例如，非专利文献5)。2、在非专利文献5中，在接触镜上形成有传感器侧谐振电路，该谐振电路的电阻部分为传感器元件(葡萄糖感测元件)。读取器侧谐振电路和传感器侧谐振电路通过磁场谐振耦合而彼此无线连接，由此，能够通过读取器侧谐振电路来测量在传感器侧谐振电路产生的与葡萄糖浓度对应的信号。3、在非专利文献5的传感器系统中，读取器侧谐振电路和传感器侧谐振电路均为损耗电路。将这种两个损耗电路结合的电路称作损耗-损耗耦合电路。4、“损耗电路”是由电感l(表示蓄积在线圈的磁场能量的比例常数)、电容c(表示蓄积电容器的电荷能量的比例常数)以及电阻r(表示能量损失的常数)构成的电路，并且是在特定的谐振频率下损失能量的电路。5、另一方面，作为具有与“损耗电路”相反性质的电路有“增益电路”。6、“增益电路”是由电感l、电容c以及负性电阻-r(表示能量增益的常数)构成的电路，并且是在特定的谐振频率下提供能量的电路。7、损耗-损耗耦合电路可以由一般的耗散谐振电路构成，具有易于安装的优点，因此在非专利文献5的传感器系统中，采用了损耗-损耗耦合电路。但是，在损耗-损耗耦合电路中，由于检测读取侧谐振负载和传感器侧谐振负载叠加的值，因此无法充分检测出微弱的信号。泪液中含有非常微量的葡萄糖，并且，利用传感器元件得到的电信号也非常微弱。因此，实际上难以在如非专利文献5的损耗-损耗耦合电路中提供理想的传感器系统产品。8、另一方面，在专利文献1中记载的传感器系统中，读取器侧谐振电路是增益电路，传感器侧谐振电路是损耗电路，这些增益电路和损耗电路通过磁场谐振耦合无线连接，由此构成了增益-损耗耦合电路。增益-损耗耦合电路具有利用增益侧的振荡电路来补偿在损耗侧的谐振负载散逸的能量的特性，结果，具有在谐振频率附近构建没有损耗的理想的lc电路(守恒系统)的优点。9、专利文献1的传感器系统用于感测眼压的变化，外部的读取器侧谐振电路和形成在接触镜上的传感器侧谐振电路被无线连接。传感器侧谐振电路是包括传感器元件的lcr谐振电路。该传感器元件是感测眼压的元件。当眼球与眼压的变化对应地膨胀/收缩时，传感器元件发生相应的变形，传感器元件的电容也与该变形相应地发生变化。即，该传感器元件是一种可变电容器。传感器元件的电容变化也出现在读取器侧谐振电路中，该变化通过矢量网络分析仪(vna)等来测量，由此检测眼压的变化。10、在专利文献1的传感器系统中，读取器侧谐振电路是将线圈、电容器以及电阻串联连接的lcr串联谐振电路，传感器侧谐振电路也是将线圈、传感器元件(可变电容器)以及电阻串联连接的lcr串联谐振电路。读取器侧谐振电路和传感器侧谐振电路通过各自线圈之间的磁场谐振耦合来彼此无线连接。11、在专利文献1的传感器系统的增益-损耗耦合电路中，进一步将两个谐振电路中的电容值、电感值以及电阻值进行确定，使得保持增益电路和损耗电路的奇偶时间对称性。根据这样的具有奇偶时间对称性的增益-损耗耦合电路，能够使谐振频率尖锐，因此能够实现高灵敏度的无线测量。12、现有技术文献13、专利文献14、专利文献1：美国专利申请公开第2020/012008a1号说明书15、非专利文献16、非专利文献1：“generalized parity-time symmetry condition for enhancedsensor telemetry”，nature electronics，1，297-304，(2018)。17、非专利文献2：“sensitive readout of implantable microsensors using awireless system locked to an exceptional point”，nature electronics，2，335-342，(2019)。18、非专利文献3：“soft contact lens biosensor for in situ monitoring oftear glucose as non-invasive blood sugar assessment”，talanta，83，960-965，(2011)。19、非专利文献4：“a contact lens with embedded sensor for monitoring tearglucose level”，biosens bioelectron，26，7，3290，(2011)。20、非专利文献5：”wireless smart contact lens for diabetic diagnosis andtherapy”，sci.adv.，6:eabb2891，(2020)。21、非专利文献6：“wearable smart sensor systems integrated on soft contactlenses for wireless ocular diagnostics”，nature communications，8:14997，(2017)。22、非专利文献7：”integrated contact lens sensor system based onmultifunctional ultrathin mos2 transistors”，matter，4，1-17，(2020)。23、非专利文献8：”soft，smart contact lenses with integrations of wirelesscircuits，glucose sensors，and displays”，sci.adv.，4，eaap9841，(2018)。24、非专利文献9：“tear glucose dynamics in diabetes mellitus”，current eyeresearch，31，895-901，(2006)。25、非专利文献10：“real spectra in non-hermitian hamiltonians having ptsymmetry”，phys.rev.lett.80，5243，(1998)。26、非专利文献11：“observation of pt-symmetry breaking in complex opticalpotentials”，phys.rev.lett.，103，093902，(2009)。27、非专利文献12：“dynamically encircling an exceptional point in anti-pt-symmetric systems:asymmetric mode switching for symmetry-broken states”，light:science&applications，8:88，(2019)。28、非专利文献13：“optomechanically-induced transparency in parity-time-symmetric microresonators”，scientific reports，5:9663，(2015)。29、非专利文献14：“parity-time-symmetric whispering-gallerymicrocavities”，nature physics，10，394-398，(2014)。30、非专利文献15：“a phonon laser operating at an exceptional point”，naturephotonics，12，479-484，(2018)。31、非专利文献16：“enhanced sensitivity at higher-order exceptionalpoints”，nature，548，187-191，(2017)。32、非专利文献17：“implementation of pt symmetric devices usingplasmonics:principle and applications”，optics express，19，19，18004-18019，(2011)。33、非专利文献18：“observation of resonance trapping in an open microwavecavity”，phys.rev.lett.，85，2478，(2000)。34、非专利文献19：“experimental observation of the topological structureof exceptional points”，phys.rev.lett.，86，787，(2001)。35、非专利文献20：“single-mode laser by parity-time symmetry breaking”，science，346，6212，972-975，(2014)。36、非专利文献21：“reversing the pump dependence of a laser at anexceptional point”，nature communications，5，4034，(2014)。37、非专利文献22：“an integrated parity-time symmetric wavelength-tunablesingle-mode microring”，nature communications，8:15389，(2017)。38、非专利文献23：“exceptional points in atomic spectra”，phys.rev.lett.99，173003，(2007)。39、非专利文献24：“observation of pt phase transition in a simplemechanicalsystem”，american journal of physics，81，173，(2013)。非专利文献25：“aninvisible acoustic sensor based on parity-time symmetry”，naturecommunications，6，5905，(2015)。40、非专利文献26：“experimental demonstration of an acoustic asymmetricdiffraction grating based on passive parity-time-symmetric medium”，phys.rev.applied，12，034040，(2019)。41、非专利文献27：“experimental study of active lrc circuits with ptsymmetries”，phys.rev.a 84，040101(r)，(2011)。42、非专利文献28：“noninvasive glucose sensor based on parity-timesymmetry”，phys.rev.applied，11，044049，(2019)。43、非专利文献29：“noninvasive self-diagnostic device for tear collectionand glucose measuremnt”，scientific reports，9，4747，(2019)。44、非专利文献30：“analysis and optimization of wireless power transferefficiency considering the tilt angle of a coil”，journal of electromagneticengineering and science 2018，18，13，(2018)。45、非专利文献31：daniel a.del portal，md，frances shofer，phd，marke.mikkelsen，md，msce，philip j.dorsey，jr.，md，mph，david f.gaieski，md，munishgoyal，md，marie synnestvedt，phd，mark g.weiner md，jesse m.pines，md，mba，msce，“emergency department lactate is associated with mortality in older adultsadmitted with and without infections”，academic emergency medicine，vol.17，issue 3，2010。46、非专利文献32：masashi hotta，akinori nobu，takayuki haruyama，tohru yuki，mitsuo hano，“effect of water and/or dielectric materials for resonant typewireless power transfer system”，the japanese journal of the institute ofindustrial applications engineers，vol.2，no.2，pp.23-31，2014。技术实现思路1、所要解决的问题2、然而，从技术上来看，难以将如用于感测葡萄糖的酶电极这种通过电阻值的变化(尤其，高电阻值区域中的微小变化，即，低电流值的微小变化)来感测对象物的传感器元件(以下，称作“可变电阻传感器元件”)，应用于专利文献1的传感器侧谐振电路(lcr串联谐振电路)。这是因为，利用谐振所需的交流电难以测量传感器元件中的葡萄糖反应，除此之外，难以在增益电路(lcr串联谐振电路)中安装高负性电阻。另外，虽然在专利文献1中还示出了将两个lcr并联谐振电路进行磁场谐振耦合的系统的概念，但是，完全未记载关于将传感器侧谐振电路中的电阻部分作为高电阻的可变电阻传感器元件的内容，另外，也未示例能够接收信号的具体的电路。3、如上所述，目前未提供将不仅感测泪液中的葡萄糖而且感测各种感测对象的可变电阻传感器元件作为电阻部分配置于传感器侧谐振电路，并且能够以无线的方式高灵敏度地接收信号的传感器系统。4、本发明的课题在于解决上述问题，提供一种传在感器侧谐振电路具有可变电阻传感器元件，并且，能够以无线的方式高灵敏度地接收感测信号的传感器系统、读取器以及传感器。5、解决问题的技术方案6、根据本发明的一种方式，提供一种传感器系统，7、该传感器系统具有读取器侧谐振电路和传感器侧谐振电路，其中，8、所述读取器侧谐振电路是lcr并联谐振电路，并且是增益电路，9、所述传感器侧谐振电路是将电阻值根据感测对象而发生变化的传感器元件作为电阻部分具有的lcr并联谐振电路，并且是损耗电路，10、所述读取器侧谐振电路和所述传感器侧谐振电路彼此通过磁场谐振耦合进行无线连接，由此构成增益-损耗耦合电路，11、以所述增益-损耗耦合电路具有奇偶时间对称性的方式形成所述读取器侧谐振电路和所述传感器侧谐振电路。12、根据本发明的一种方式，提供一种读取器，13、该读取器用于具有读取器侧谐振电路和传感器侧谐振电路的传感器系统，并且具有所述读取器侧谐振电路，其中，14、所述读取器侧谐振电路是lcr并联谐振电路，并且是增益电路，15、所述传感器侧谐振电路是将电阻值根据感测对象而发生变化的传感器元件作为电阻部分具有的lcr并联谐振电路，并且是损耗电路，16、所述读取器侧谐振电路和所述传感器侧谐振电路彼此通过磁场谐振耦合进行无线连接，由此构成增益-损耗耦合电路，17、以所述增益-损耗耦合电路具有奇偶时间对称性的方式形成所述读取器侧谐振电路和所述传感器侧谐振电路。18、根据本发明的一种方式，提供一种传感器，19、该传感器用于具有读取器侧谐振电路和传感器侧谐振电路的传感器系统，并且具有所述传感器侧谐振电路，其中，20、所述读取器侧谐振电路是lcr并联谐振电路，并且是增益电路，21、所述传感器侧谐振电路是将电阻值根据感测对象而发生变化的传感器元件作为电阻部分具有的lcr并联谐振电路，并且是损耗电路，22、所述读取器侧谐振电路和所述传感器侧谐振电路彼此通过磁场谐振耦合进行无线连接，由此构成增益-损耗耦合电路，23、以所述增益-损耗耦合电路具有奇偶时间对称性的方式形成所述读取器侧谐振电路和所述传感器侧谐振电路。24、技术效果25、在本发明中，读取器侧谐振电路构成为是并联谐振电路并且是增益电路，传感器侧谐振电路构成为是并联谐振电路并且是并且是损耗电路，作为该传感器侧谐振电路中的电阻部分配置有可变电阻传感器元件。并且，读取器侧谐振电路和传感器侧谐振电路以无线的方式进行磁场谐振耦合，由此构成增益-损耗耦合电路。进一步，以增益-损耗耦合电路具有奇偶时间对称性的方式形成读取器侧谐振电路(增益电路)和传感器侧谐振电路(损耗电路)。根据如上所述的构成，尽管将可变电阻传感器元件用于传感器侧谐振电路中，也能够使谐振频率锐化，并且读取器侧谐振电路可以高灵敏度地接收由该可变电阻传感器元件产生的微小的感测信号。当前第1页12当前第1页12