基于近距离无线通信的传感器测量装置及利用此的测量方法
【专利摘要】根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其构成包括：传感器连接部，其可拆卸传感器；及传感器测量部，其与所述传感器电气性连接，从外部电子装置无线接收电力，利用所述传感器测量测量目标值之后，将测量目标值无线传输于所述外部电子装置。因可拆卸传感器，在一次性使用传感器的情况，只替换传感器而传感器测量装置可无替换的继续使用。
【专利说明】基于近距离无线通信的传感器测量装置及利用此的测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及基于近距离无线通信的传感器测量装置及利用此的测量
[0002]方法，更详细地说涉及的基于近距离无线通信的传感器测量装置及利用此的测量方法是，与可近距离无线通信的机器连动，即与如同智能手机、平板电脑等智能机器连动，并且可拆卸各种传感器。
【背景技术】
[0003]一般地说，NFC(Near Field Communicat1n,近场通信)及RFID (Rad1 FrequencyIDentificat1n，无线射频识别)技术是，在目标物附着标签(Tag)，使用解读器无线识别目标物的固有识别码(ID)，将该信息利用于在收集、保存、加工及追踪上。最近的NFC及RFID技术，其不只是传输自身的固有识别码信息，而是具有根据传感器测量物理性信号及化学性信号的功能，因此正在扩张其应用领域。
[0004]作为基于NFC及RFID技术来测量物理性信号及化学性信号的现有技术，基于近距离无线通信的电气化学性生物传感器已由本 申请人:申请，并在“专利文献I”公开。
[0005]图1是图示现有的基于近距离无线通信的电气化学性生物传感器，现有的基于近距离无线通信的电器化学性生物传感器的构成，包括:传感器I ;增幅器或变换器2，其增幅或变换从传感器I接收的信号；A/D转换器3，其将模拟信号变换为数字信号；处理器4，其将以传感器I测量的成分数据化；天线5，其与智能机器收发信；电力生成器6，其接收从智能机器传输的电力来生成所需电力；信号感应器7，其通过天线5感应信号；及调制解调器8，其将测量的信号解调或调制为适合传输的波形。现有的基于近距离无线通信的电气化学性生物传感器，可测量试料的特定成分并且以智能机器可确认测量的成分。
[0006]但是，这种现有的基于近距离无线通信的电气化学性生物传感器，一体式形成传感器与标签，进而在一次性使用传感器的情况，存在应丢弃可以继续使用的标签的问题。
[0007](现行技术文献)
[0008](专利文献)
[0009](专利文献0001)申请号 10-2013-0086035 (2013.07.22)
【发明内容】
[0010](要解决的问题)
[0011]本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，本发明提供基于近距离无线通信的传感器测量装置及利用此的测量方法来要解决的问题是，可近距离无线通信(NFC或RFID)并且可拆卸传感器，因此可利用多样种类的传感器。
[0012](解决问题的手段)
[0013]为了解决如上所述的问题，根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置的特征在于，包括:传感器连接部，其可拆卸传感器；及传感器测量部，其与所述传感器电气性连接，从外部电子装置无线接收电力，利用所述传感器测量测量目标值之后，将测量目标值无线传输于所述外部电子装置。
[0014]根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量方法的特征在于，包括:连接传感器的步骤，将传感器连接于基于近距离无线通信的传感器测量装置的传感器连接部；接近的步骤，将外部电子装置接近基于近距离无线通信的传感器测量装置；开始测量的步骤，所述外部电子装置实行开始命令；传输命令的步骤，所述外部电子装置将电力供应到所述基于近距离无线通信的传感器测量装置，传输NFC命令；生成电力的步骤，所述基于近距离无线通信的传感器测量装置接收NFC命令生成电力；识别命令的步骤，所述基于近距离无线通信的传感器测量装置识别NFC命令，将电压或电流施加于传感器；变换信号的步骤，所述基于近距离无线通信的传感器测量装置将模拟信号变换为数字信号的步骤；保存及传输的步骤，所述基于近距离无线通信的传感器测量装置将变换的信号保存在储存器，或将变换的信号传输到所述外部电子装置；接收及显示的步骤，所述外部电子装置接收变换的信号利用内装的应用程序显示信号；结束的步骤，off所述外部电子装置的NFC功能。
[0015](发明的效果)
[0016]根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其可近距离无线通信(NFC或RFID)，通过支援近距离无线通信的智能机器在何时何地都可测量传感器的数据，传感器以在传感器测量装置可拆卸的构成，进而在一次性使用传感器的情况只替换传感器，而传感器测量装置可无替换的继续使用，因此可节俭费用并且可利用多样种类的传感器，具有广泛应用的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是现有的基于近距离无线通信的电气化学性生物传感器的构成图。
[0018]图2是根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置。
[0019]图3是根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置的第I实施形态。
[0020]图4是根据本发明的RF接口的构成图。
[0021]图5是根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置的第2实施形态。
[0022]图6是根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置的第3实施形态。
[0023]图7是利用解读器或智能机器的使用状态图。
[0024]图8是利用根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置的测量方法流程图。
[0025](附图标记说明)
[0026]100:传感器连接部200:传感器测量部
[0027]210:A/D 转换器 220:天线
[0028]230:RF接口231:信号变换器
[0029]233:信号感应器 235:电力生成器
[0030]237:信号整流器 239:时钟发生器
[0031]240:控制单元250:信号增幅器
[0032]260:信号变换器 270:储存器
[0033]280:用于修正的储存器
[0034]具体实施方法
[0035]在以下，通过附图更加详细地说明基于近距离无线通信的传感器测量装置及利用此的测量方法。
[0036]图2是根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置。图3是根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置的第I实施形态。图4是根据本发明的RF接口的构成图。
[0037]根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置的构成，包括:传感器连接部100，其可拆卸传感器S ;及传感器测量部200，其与传感器S电气性连接，从外部电子装置无线接收电力，并且利用传感器S测量测量目标值之后无线传输于外部电子装置。外部电子装置可举例为智能机器或解读器，优选为是智能机器，智能机器普及率高方便携带，并且可在根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置设置适当的应用程序。
[0038]本发明的基本技术思想是，如图2所示基于近距离无线通信的传感器测量装置使传感器S可拆卸的构成，在一次性使用传感器S的情况，只替换传感器S，而基于近距离无线通信的传感器测量装置使其无替换的继续使用。另外，传感器测量部200以NFC或RFID等方式可从外部电子装置无线接收电力可收发数据及命令，因此根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置不包括另外的电池。
[0039]传感器连接部100作为电气性连接传感器S传感器测量部200的终端，以插入或接触电极端子的形态形成。一般的生物传感器的情况使用一对测量电极，或在这里附加取试料识别电极(将测量电极中的一个使用为共同电极的情况是I个，此外是一对)的构成，因此形成2?4个传感器连接部100的电子端子。
[0040]传感器连接部100，其特征是使传感器S可拆卸的构成，传感器S至少可测量物理性信号或化学性信号。
[0041]另一方面，一次性使用生物传感器的情况，存在使用过一次以后要丢弃的缺点。根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置，使传感器连接部100可拆卸传感器S的构成，只替换使用过的传感器S，而基于近距离无线通信的传感器测量装置是无替换的继续使用，可解决如上所述的缺点。
[0042]举例说明在本 申请人:申请的“专利文献I”公开的基于NFC的生物传感器，基于NFC的生物传感器价格比较高并且其大小也非常小，因此在设计上存在很多困难。另外，以生物传感器测量血液的情况，只能一次性地使用。若这样一次性使用基于NFC的生物传感器形成一体，连除了可继续使用的传感器之外的部分都一次性使用之后丢弃，因此费用浪费严重。
[0043]因此，若如图2所示以一般的信用卡形态构成基于近距离无线通信的传感器测量装置可分离传感器S，则如同信用卡可放在钱夹携带，并且只替换传感器S使用可节俭费用。另外，可将天线220的大小做大，因此具有使其获取更多的增益(gain)的设计天线的优点。
[0044]另外，若将基于近距离无线通信的传感器测量装置形成圆(Dongle)形，则可应用为手机的挂饰或钥匙扣形状的NFC传感器测量装置。这种情况，根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置可兼保安功能。
[0045]传感器测量部200，其通过传感器连接部100与传感器S电气性连接，作为执行测量测量目标值、数据处理、与外部电子装置收发数据及从外部电子装置接收电力的功能的构成要素，其构成包括:A/D转换器210，其将从传感器连接部100接收的模拟信号变换为数字信号；天线220，其与外部电子装置收发数据及电力；RF接口 230，其感应或调制解调通过天线220接收的外部电子装置的数据或控制信号；控制单元240，其处理从外部电子装置传输的NFC命令(利用近距离无线通信的命令)。这时，为了使根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置可使用于各种类型的传感器S，传感器测量部200，其在传感器S电气性连接于传感器连接部100时初始化或可再设定(Reconfigurat1n)环境。在初始化,有删除保存在储存器的数据、初始化程序计数器等。环境的再设定，有选择根据传感器S类型的数据处理演算法，施加电压、测量时间等的转换控制模式及转换数据收发模式等。这种初始化或环境的再设定，其根据控制单元240的控制执行，或附加另外的构成要素来施行也无妨。
[0046]另外，传感器测量部200的构成，还包括:信号增幅器250，其增幅从传感器连接部100接收的信号的大小；信号变换器260，其将从传感器连接部100接收的信号变换为适合在控制单元240处理的信号；储存器270，其可电气性编程及擦除；用于修正的处理器280，其修正从传感器连接部100接收的信号。因此，可使其执行与外部电子装置的顺畅的近距离无线通信(NFC或RFID)。
[0047]A/D转换器210，其作为将模拟信号变换为数字信号的构成要素，连接于传感器连接部100将从传感器连接部100接收的模拟信号变换为数字信号，将数字信号供应于控制单元240。
[0048]天线220，其作为可与如同智能机器的外部电子装置收发数据及电力的构成要素，例如如图2所示形成为具有固定图案的形状。天线220的具体规格(导线宽度、图案等)，其根据近距离无线通信的频率、到达距离、每小时的能量通量等有所不同，这是通常技术者的设计性事项，因此可适合状况的进行设计来使用。
[0049]RF接口 230，其作为感应并调制通过天线220接收的信号的构成要素，其连接于天线220并且构成包括信号变换器231、信号感应器233、电力生成器235。
[0050]信号变换器231，其为了将测量的数据传输到外部电子装置，作为将载有测量的数据信号调制为适合传输的波形，或将从外部装置接收的信号解调为适合控制单元240处理的波形的构成要素，根据现在的近距离无线通信标准，将调制为各种频段的信号传达到天线 220。
[0051]信号感应器233，其是感应通过天线220接收的外部装置的数据或控制信号，将数据或控制信号传达到控制单元240的构成要素。因信号变换器231与信号感应器233，根据本发明的基于无线通信的传感器测量装置与外部电子装置之间可近距离无线通信。
[0052]电力生成器235，根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置是无电池的手动型，因此是从外部的外部电子装置接收电力，来生成驱动信号变换器231、控制单元240等所需电力的构成要素。
[0053]另外，RF接口 230还包括:信号整流器237，其整流信号；时钟发生器239，其生成时钟。RF接口 230整流信号或生成时钟供应于控制单元240。
[0054]现在标准化的NFC，其频带是13.56MHz，最大操作距离是20cm以内，并且一般在1cm以内使用，因此根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置应接近外部电子装置(RFID的情况频带或操作距离可不同)。若接近外部电子装置传感器测量装置，则在外部电子装置到天线220产生电磁感应现象，电力生成器235适当变换根据这种电磁感应传达的电力，生成所需电压供应于内部元件。
[0055]控制单元240，其作为识别并处理从外部的外部电子装置传输的NFC命令的构成要素，其与RF接口 230连接通过天线220识别从外部电子装置传输的NFC命令，使电流或电压施加于传感器S。根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置是手动型，因此利用在电力生成器235生成的电力。
[0056]信号增幅器250，其作为增幅信号大小的构成要素，在从传感器连接部100传输的信号微弱的情况，增幅信号使其易于进行信号处理。信号增幅器，在控制单元240的性能优秀或从传感器连接部100传输的信号大小充分大的情况，可省略信号增幅器250。
[0057]信号变换器260，其作为将从传感器连接部100传输的信号变换为适合控制单元240处理的信号的构成要素，例如可以是将电流变换为电压。通常的电子元件是输入电压值的情况多，因此一般利用将电流值变换为电压值的信号变换器260，例如可以是如同OP AMP的1C。信号变换器260，将根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置内部的元件设计为使其可处理电流值的情况，可省略信号变换器260。即，传感器输入电流值的情况，结果为可获取电压值，因此可省略信号变换器260。
[0058]储存器270，其作为保存在控制单元240处理的数据的构成要素，其连接于控制单元240并且可电气性地编程,优选为是可擦除的EEPROM(Electrically Erasable andProgrammable Read Only Memory,电可擦编程只读存储器)。EEPR0M,其作为没有电源也可以长时间记忆的非挥发性记忆装置，可电气性擦除以擦除及编程的EPROM (Erasable andProgrammable Read Only Memory)变形记录的数据来进行再记录。利用这种EEPROM保存在控制单元240处理的数据或无保存过程可传输到外部电子装置。在无需保存在控制单元240处理的数据的情况，可省略储存器270。
[0059]根据需要其可构成还包括用于修正的处理器280，用于修正的处理器280作为从A/D转换器210传达的数字信号中修正以传感器S测量的数据的构成要素，其连接于A/D转换器210修正以传感器S测量的数据，将修正的数据传达到控制单元240。若利用用于修正的处理器280，则与电力消耗多的相反通过更加精密并且正确的计算，可修正以传感器S测量的数据的信息。也可设计为使其在控制单元240处理这种数据修正功能。
[0060]图5及图6是根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置的另一实施形态。如图5所示包括RF接口 230、控制单元240、储存器270可形成NFC标签芯片。另外，如图6所示形成NFC铁芯，NFC铁芯包括RF接口 230、控制单元240及储存器270，NFC标签芯片也可形成SoC (System on Chip，系统芯片)形态，NFC标签芯片是NFC铁芯结合A/D转换器210、信号增幅器250、信号变换器260。
[0061]图7是利用解读器或智能机器的使用状态图。如图7(a)所示可根据解读器显示测量值，或如图7(b)所示可根据智能机器显示测量值。
[0062]智能机器，其优选为可以是内装NFC/RFID功能的智能手机、PDA、平板电脑、笔记本等。
[0063]解读器，其是指内装NFC/RFID功能，可解读(Read)与根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置通信来测量的数据的装置，并且不使用智能机器的使用者需使用解读器。
[0064]以下，对利用根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置的测量方法进行说明。图8是利用根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置的测量方法流程图。
[0065]①连接传感器的步骤SlO:以插入等方法将传感器S连接于基于近距离无线通信的传感器测量装置的传感器连接部100。
[0066]②接近的步骤S20:将外部电子装置接近于根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置。
[0067]③开始测量的步骤S30，作为在外部电子装置实行开始(Start)命令的步骤，例如通过设置在智能机器的应用程序实行开始(Start)命令，或按解读器的按钮可实行开始(Start)命令。
[0068]④传输命令的步骤S40，外部电子装置将电力供应到根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置传输NFC命令。
[0069]⑤生成电力的步骤S50，根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置通过天线220接收NFC命令，在电力生成器235生成电力。
[0070]⑥识别命令的步骤S60，在控制单元240识别NFC命令，将电压或电流施加于传感器S来测量感应值。
[0071]⑦变换信号的步骤S70，在A/D转换器210将模拟信号变换为数字信号。
[0072]⑧保存及传输的步骤S80，将变换的信号保存在储存器270，或通过天线220传输到外部电子装置。
[0073]⑨接收及显示的步骤S90，所述外部电子装置接收变换的信号，利用内装的应用程序显示信号。
[0074]⑩结束的步骤S100，off外部电子装置的NFC功能，中断电力供应结束测量传感器S0
[0075]开始测量的步骤S30及传输命令的步骤S40可在连接传感器的步骤SlO之前实施。即，在传感器连接部100连接传感器S，将根据本发明的基于近距离无线通信的传感器测量装置接近于外部电子装置之前，可通过外部电子装置实行开始(start)命令。
【权利要求】
1.一种基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于，包括: 传感器连接部，其可拆卸传感器；及 传感器测量部，其与所述传感器电气性连接，从外部电子装置无线接收电力，利用所述传感器测量测量目标值之后，将测量目标值无线传输于所述外部电子装置。
2.根据权利要求1所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于， 所述传感器测量部，其在所述传感器电气性连接于所述传感器连接部时初始化。
3.根据权利要求1所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于， 所述传感器测量部，其在所述传感器电气性连接于所述传感器连接部时再设定环境。
4.根据权利要求1所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于， 所述传感器，其可测量物理性信号或化学性信号。
5.根据权利要求1所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于， 所述传感器测量部，其与所述外部电子装置NFC或RFID通信。
6.根据权利要求1所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于， 所述基于近距离无线通信的传感器测量装置是信用卡形状。
7.根据权利要求1所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于， 所述基于近距离无线通信的传感器测量装置是圆形形状。
8.根据权利要求1所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于， 所述外部电子装置，其是解读器、智能手机、PDA、平板电脑、笔记本电脑中的一个以上。
9.根据权利要求1所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于， 所述传感器测量部，包括: A/D转换器，其连接于所述传感器连接部，将从所述传感器连接部接收的模拟信号变换为数字信号； 天线，其与所述外部电子装置收发数据及电力； RF接口，其感应或调制通过所述天线接收的所述外部电子装置的数据或控制信号； 控制单元，其处理从所述外部电子装置传输的NFC命令。
10.根据权利要求9所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于，还包括: 信号增幅器，其连接于所述传感器连接部，增幅从所述传感器连接部接收的信号的大小。
11.根据权利要求9所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于，还包括: 信号变换器，其连接于所述传感器连接部，将从所述传感器连接部接收的信号变换为适合在所述控制单元处理的信号。
12.根据权利要求9所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于，还包括: 储存器，其连接于所述控制单元，并且可电气性编程及擦除。
13.根据权利要求9所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于，还包括: 用于修正的处理器，其连接于所述控制单元，并且修正从所述传感器连接部接收的信号。
14.根据权利要求9所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于， 所述RF接口，其包括信号调制解调器、信号感应器及电力生成器。
15.根据权利要求12所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于， 形成NFC标签芯片，所述NFC标签芯片包括所述RF接口、所述控制单元及储存器。
16.根据权利要求12所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置，其特征在于， 形成NFC铁芯，所述NFC铁芯包括所述RF接口、所述控制单元及所述储存器，NFC标签芯片以SoC(System on Chip)形态形成，所述NFC标签芯片是所述NFC铁芯结合A/D转换器、信号增幅器、信号变换器。
17.利用基于近距离无线通信的传感器测量装置的测量方法，其特征在于，包括:连接传感器的步骤，将传感器连接于根据权利要求1至16中任意一项所述的基于近距离无线通信的传感器测量装置的传感器连接部； 接近的步骤，将外部电子装置接近基于近距离无线通信的传感器测量装置； 开始测量的步骤，所述外部电子装置实行开始命令； 传输命令的步骤，所述外部电子装置将电力供应到所述基于近距离无线通信的传感器测量装置，传输NFC命令； 生成电力的步骤，所述基于近距离无线通信的传感器测量装置接收NFC命令生成电力； 识别命令的步骤，所述基于近距离无线通信的传感器测量装置识别NFC命令，将电压或电流施加于传感器； 变换信号的步骤，所述基于近距离无线通信的传感器测量装置将模拟信号变换为数字信号的步骤； 保存及传输的步骤，所述基于近距离无线通信的传感器测量装置将变换的信号保存在储存器，或将变换的信号传输到所述外部电子装置； 接收及显示的步骤，所述外部电子装置接收变换的信号利用内装的应用程序显示信号; 结束的步骤，关闭所述外部电子装置的NFC功能。
【文档编号】G01D21/00GK104457822SQ201410443020
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】赵显泰, 李承鲁, 庆宗旻 申请人:财团法人多次元智能It融合系统研究团