特開 2024-67659 ＲＦＩＤタグおよび植物用のパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024067659

(43)【公開日】2024-05-17

(54)【発明の名称】ＲＦＩＤタグおよび植物用のパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサー

(51)【国際特許分類】

   A01G 7/00 20060101AFI20240510BHJP

【ＦＩ】

A01G7/00 603

【審査請求】有

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022177901

(22)【出願日】2022-11-07

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ・刊行物：２０２２年度日本建築学会大会（北海道） 学術講演梗概集・建築デザイン発表梗概集 発行日：２０２２年（令和４年）７月２０日 ・集会名：２０２２年度日本建築学会大会（北海道） 開催日：２０２２年（令和４年）９月５日～８日

(71)【出願人】

【識別番号】720008759

【氏名又は名称】渡辺 明

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 明

(57)【要約】

【課題】植物の生育中の動的挙動や植物自体の温度や乾湿状態に係るパラメータをワイヤレスで計測することができる、ＲＦＩＤタグおよび植物用のパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサーを提供する。
【解決手段】環状の開口を有する導体パターン１１と、その開口の近傍で、導体パターン１１と電気的に接続されたＩＣチップ２０とを有するインピーダンス整合部１０と、インピーダンス整合部１０から第１方向および第２方向に延伸する放射導体からなるアンテナ部１２と、アンテナ部１２に結合した、貫通孔を有する複数の中空リング３０とを備えている。中空リング３０内に、植物体４０を保持可能であり、中空リング３０内を、植物体４０が動けるよう構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状の開口を有する導体パターンと、
前記開口の近傍で、前記導体パターンと電気的に接続されたＩＣチップを有するインピーダンス整合部と、
前記インピーダンス整合部から第１方向および第２方向に延伸する放射導体からなるアンテナ部と、
前記アンテナ部に結合した、貫通孔を有する複数の中空リングとを備え、
前記中空リング内に植物体を保持可能であり、前記中空リング内を前記植物体が動けるよう構成されていることを
特徴とするＲＦＩＤタグ。

【請求項2】

絶縁フィルムと、
前記絶縁フィルムの表面に設けられ、環状の開口を有する導体パターンと、
前記開口の近傍で、前記導体パターンと電気的に接続されたＩＣチップを有するインピーダンス整合部と、
前記インピーダンス整合部から第１方向および第２方向に延伸しており、前記絶縁フィルムを介して連結されている複数の放射導体小片から成るアンテナ部とを備え、
植物体に装着したとき、前記絶縁フィルムの伸縮によって、前記植物体が動けるよう構成されていることを
特徴とするＲＦＩＤタグ。

【請求項3】

前記放射導体および各放射導体小片の幅が、０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載のＲＦＩＤタグ。

【請求項4】

２個以上の前記中空リングが、前記アンテナ部に結合していることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ。

【請求項5】

前記アンテナ部が、前記絶縁フィルムを介して連結されている４個以上の前記放射導体小片から成ることを特徴とする請求項２記載のＲＦＩＤタグ。

【請求項6】

前記絶縁フィルムの厚さが、０．０１μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載のＲＦＩＤタグ。

【請求項7】

請求項１記載のＲＦＩＤタグを有し、
前記インピーダンス整合部の前記ＩＣチップからの温度コードによって、前記中空リング内に保持された前記植物体の温度を検知可能に設けられていることを
特徴とする植物用のパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサー。

【請求項8】

請求項１記載のＲＦＩＤタグを有し、
前記インピーダンス整合部の前記ＩＣチップからのセンサーコードＳによって、前記中空リング内に保持された前記植物体の乾湿状態を検知可能に設けられていることを
特徴とする植物用のパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサー。

【請求項9】

請求項１記載のＲＦＩＤタグを有し、
前記インピーダンス整合部の前記ＩＣチップからのＲＳＳＩの値によって、前記中空リング内に保持された前記植物体の動きを検知可能に設けられていることを
特徴とする植物用のパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサー。

【請求項10】

請求項２記載のＲＦＩＤタグを有し、
前記インピーダンス整合部の前記ＩＣチップからの温度コードによって、装着した前記植物体の温度を検知可能に設けられていることを
特徴とする植物用のパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサー。

【請求項11】

請求項２記載のＲＦＩＤタグを有し、
前記インピーダンス整合部の前記ＩＣチップからのセンサーコードＳによって、装着した前記植物体の乾湿状態を検知可能に設けられていることを
特徴とする植物用のパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサー。

【請求項12】

請求項２記載のＲＦＩＤタグを有し、
前記インピーダンス整合部の前記ＩＣチップからのＲＳＳＩの値によって、装着した前記植物体の動きを検知可能に設けられていることを
特徴とする植物用のパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＲＦＩＤタグおよび植物用のパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサーに関する。

【背景技術】

【0002】

閉鎖空間となる植物栽培ハウス内での植物の栽培が行われるような植物工場においては、従来、植物の生育を良好にするために、植物栽培ハウス内の光、温度、湿度などの状態を、植物の栽培に適した雰囲気に管理することが行われている（例えば、特許文献１、２、３、および４参照）。植物工場では、環境温度や環境湿度等の情報が、植物工場内に設置した各種センサーで計測され、制御部に送られて、植物の生育に好適な値となるように、エアコンや気流を発生するファンが制御されている。

【0003】

このような閉鎖空間での植物栽培において、植物の生育を最適化するために、これまで用いられてきたのは、植物栽培ハウス内の環境に関する環境温度や環境湿度といった情報であり、植物の生育における動的な挙動や、植物自体の乾湿状態を検知するものではなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－２３１７２１号公報

【特許文献2】特許第５８４１８２０号公報

【特許文献3】特許第６２９２６９８号公報

【特許文献4】特開２０１９－１２８７０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

閉鎖空間型の植物工場内の植物栽培においては、植物栽培ハウス内の温度、湿度などの状態を、ほぼ均一に管理することが可能であり、その場合には、環境温度や環境湿度等の情報に基づいた植物栽培ハウス内の雰囲気の管理によって、植物の生育に好適な環境の制御が可能である。これに対して、開放空間型の植物工場の場合には、温度、湿度などの状態は均一ではなく、また、開放空間で計測した環境温度や環境湿度等の情報が、植物自体の状態を反映していない場合がある。植物工場ばかりではなく、開放空間で自然環境に晒されている植物の状態を検知するためには、植物自体の温度や乾湿状態に係るパラメータを計測することが必要となる。

【0006】

このような開放空間での植物の状態のセンシングをフィールドで行う場合に課題となるのが、センサー用の電源やリード線、およびデータ取得のために設置する機器類であるが、フィールドワークにおいては制約があることが多い。このため、フィールドでセンシングを行うことを可能とするような、電源の必要のないパッシブ型センサーによるワイヤレスセンシング法が必要となる。

【0007】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、植物の生育中の動的挙動や植物自体の温度や乾湿状態に係るパラメータをワイヤレスで計測することができる、ＲＦＩＤタグおよび植物用のパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサーを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

植物は、重力や光などの外部刺激によって、屈曲や伸長する方向を絶えず変化させながら成長している。屈性には、刺激の来る方向へ向かう正の屈性と、刺激の来る方向から遠ざかる負の屈性とがある。重力屈性は、重力によって引き起こされる屈性で、植物の茎は重力とは逆向きの方向に屈曲する負の重力屈性を示す。光屈性は、光によって引き起こされる屈性で、植物の茎や葉は、光の方向へ屈曲する光屈性を示す。

【0009】

植物体のセンシングのためには、上記のような植物の動的挙動を阻害しないようなセンシング手法が必要となる。センサーへの電力供給やデータ取得のためのリード線等は、植物への束縛因子となってしまう。このため、小型軽量のパッシブ型無線給電で動作するパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサーを用いたワイヤレスセンシングが有効な手段となる。

【0010】

第１の本発明に係るＲＦＩＤタグは、環状の開口を有する導体パターンと、前記開口の近傍で、前記導体パターンと電気的に接続されたＩＣチップを有するインピーダンス整合部と、前記インピーダンス整合部から第１方向および第２方向に延伸する放射導体からなるアンテナ部と、前記アンテナ部に結合した、貫通孔を有する複数の中空リングとを備え、前記中空リング内に植物体を保持可能であり、前記中空リング内を前記植物体が動けるよう構成されていることを特徴とする。

【0011】

第２の本発明に係るＲＦＩＤタグは、絶縁フィルムと、前記絶縁フィルムの表面に設けられ、環状の開口を有する導体パターンと、前記開口の近傍で、前記導体パターンと電気的に接続されたＩＣチップを有するインピーダンス整合部と、前記インピーダンス整合部から第１方向および第２方向に延伸しており、前記絶縁フィルムを介して連結されている複数の放射導体小片から成るアンテナ部とを備え、植物体に装着したとき、前記絶縁フィルムの伸縮によって、前記植物体が動けるよう構成されていることを特徴とする。

【0012】

第１および第２の本発明に係るＲＦＩＤタグは、前記放射導体および各放射導体小片の幅が、０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。

【0013】

第１の本発明に係るＲＦＩＤタグは、２個以上の前記中空リングが、前記アンテナ部に結合していることが好ましい。

【0014】

第２の本発明に係るＲＦＩＤタグは、前記アンテナ部が、前記絶縁フィルムを介して連結されている４個以上の前記放射導体小片から成ることが好ましい。

【0015】

第２の本発明に係るＲＦＩＤタグは、前記絶縁フィルムの厚さが、０．０１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。

【0016】

第１の本発明に係る植物用のパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサーは、第１の本発明に係るＲＦＩＤタグを有し、前記インピーダンス整合部の前記ＩＣチップからの温度コードによって、前記中空リング内に保持された前記植物体の温度を検知可能、および／または、前記インピーダンス整合部の前記ＩＣチップからのセンサーコードＳによって、前記中空リング内に保持された前記植物体の乾湿状態を検知可能、および／または、前記インピーダンス整合部の前記ＩＣチップからのＲＳＳＩの値によって、前記中空リング内に保持された前記植物体の動きを検知可能に設けられていることを特徴とする。

【0017】

第２の本発明に係る植物用のパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサーは、第２の本発明に係るＲＦＩＤタグを有し、前記インピーダンス整合部の前記ＩＣチップからの温度コードによって、装着した前記植物体の温度を検知可能、および／または、前記インピーダンス整合部の前記ＩＣチップからのセンサーコードＳによって、装着した前記植物体の乾湿状態を検知可能、および／または、前記インピーダンス整合部の前記ＩＣチップからのＲＳＳＩの値によって、装着した前記植物体の動きを検知可能に設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、植物の生育中の動的挙動や植物自体の温度や乾湿状態に係るパラメータをワイヤレスで計測することができる、ＲＦＩＤタグおよび植物用のパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサーを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）の（ａ）平面図、（ｂ）断面図、（ｃ）右端面図である。

【図2】本発明の実施の形態２に係るＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）の（ａ）平面図及び（ｂ）断面図である。

【図3】本発明の実施の形態１および２に関し、ＲＦＩＤタグの特性の評価方法を示す斜視図である。

【図4】本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）を装着した植物体の、（ａ）重力屈性前、（ｂ）重力屈性前拡大図、及び（ｃ）重力屈後における形状を示す斜視図である。

【図5】本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）を装着した植物体の、重力屈性における（ａ）垂直方向変位及び（ｂ）変位速度の時間変化を示すグラフである。

【図6】本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）を装着した植物体の、重力屈性における（ａ）温度、（ｂ）センサーコードＳ、（ｃ）リーダーＲＳＳＩ、及び（ｄ）オンチップＲＳＳＩの時間変化を示すグラフである。

【図7】本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）を装着した植物体の（ａ）脱水前及び（ｂ）脱水後における形状を示す斜視図である。

【図8】本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）を装着した植物体の、脱水過程における（ａ）垂直方向変位及び（ｂ）変位速度の時間変化を示すグラフである。

【図9】本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）を装着した植物体の、脱水過程におけるセンサーコードＳの時間変化（図中のａ）、及び、比較例２に係る、既に乾燥状態にある竹串（非生物体）におけるセンサーコードＳの時間変化（図中のｂ）を示すグラフである。

【図10】本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）を装着した植物体の、光屈性における（ａ）水平方向変位及び（ｂ）変位速度の時間変化を示すグラフである。

【図11】本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）を装着した植物体の、光屈性における（ａ）温度、（ｂ）センサーコードＳ、（ｃ）リーダーＲＳＳＩ、及び（ｄ）オンチップＲＳＳＩの時間変化を示すグラフである。

【図12】本発明の実施の形態２に係るＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）の、引張力と伸びとの関係を示すグラフである。

【図13】本発明の実施の形態２に係るＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）を装着した植物体の、（ａ）重力屈性前（０分）、（ｂ）重力屈性時（重力屈性開始後６０分）及び（ｃ）重力屈性時（重力屈性開始後１２０分）における形状を示す斜視図である。

【図14】本発明の実施の形態２に係るＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）を装着した植物体の、重力屈性における（ａ）植物体温度と環境温度との差、（ｂ）センサーコードＳ、（ｃ）リーダーＲＳＳＩ、及び（ｄ）オンチップＲＳＳＩの時間変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。理解の容易のため、図面における各部の縮尺は、実際とは異なる場合がある。平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向、ならびに、同一および等しいなどの用語には、実施形態の作用及び効果を損なわない程度のずれが許容される。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向を表す。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。

【0021】

本発明の実施の形態のＲＦＩＤタグは、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグの構成要素である、ＩＣチップを有するインピーダンス整合部と、アンテナ部とを備え、さらにＲＦＩＤタグは、植物に装着した場合に、植物の動的挙動を阻害しないような構造を有している。
次に、上記のＲＦＩＤタグの各要素を詳述する。

【0022】

［ＲＦＩＤタグの構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１の平面図及び断面図を示す。ＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１は、環状の開口を有する導体パターン１１に、ＩＣチップ２０が接続されたインピーダンス整合部１０と、インピーダンス整合部１０から第１方向および第２方向に延伸する放射導体からなるアンテナ部１２と、アンテナ部１２に結合した貫通孔を有する複数の中空リング３０とを備え、中空リング３０内に植物体を保持することができ、中空リング３０内を植物体が動ける構造となっている。

【0023】

図１のＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１では、６個の中空リング３０が示されているが、中空リング３０の数、大きさ、および幅は、ＲＦＩＤタグ１０１を装着する植物体の形体にあわせたものであればよく、限定されない。また、中空リング３０の形状も、真円である必要はなく、装着する植物体の形体にあわせたものであればよく、楕円や多角形を含む様々な形状が適用でき、限定されない。

【0024】

図１のＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１で示される中空リング３０は、閉じたリング状構造となっているが、中空リング３０内に植物を保持し、植物体が動ける構造であればよく、植物体に装着するために開閉や変形が可能な切り欠きを有する中空構造や、植物体に装着した後に張り合わせて中空構造となるようなものでもよく、限定されない。

【0025】

図１の導体パターン１１の開口の形状は、Ｘ軸方向に平行な一対の長辺と、Ｙ軸方向に平行な一対の短辺とを有する略四辺形となっている。しかし、開口の形状は、図１の形態に限られず、例えば、Ｘ軸方向に平行な一対の短辺と、Ｙ軸方向に平行な一対の長辺とを有する略四辺形でもよい。略四辺形には、完全な四辺形が含まれてもよい。“略”とは、角又は辺が丸みを帯びていることを表す。四辺形には、長方形、ひし形、平行四辺形、正方形が含まれてもよい。開口の形状は、四辺形以外の多角形、円形、楕円形でもよい。

【0026】

ＲＦＩＤタグを貼り付けた植物体が動ける構造としては、図２に示す本発明の実施の形態２に係わるＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２の構造も考えられる。ＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２のアンテナ部１２は、絶縁フィルム３１を介して接続されている複数の放射導体小片１３から成り、絶縁フィルム３１の伸縮によって、ＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２を貼り付けた植物体が動ける構造となっている。

【0027】

図１の導体パターン１１およびアンテナ部１２の材質は、特に限定はされないが、導電性を有する導体から形成され、例えば、アルミニウム、銅、金、白金、銀、ニッケル、クロム、亜鉛、鉛、タングステン、鉄等の金属であってもよい。導体パターン１１およびアンテナ部１２の材質は、図１（ｂ）に示すように、酸化スズもしくはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等の金属酸化物層、金、銀もしくは銅等の金属ナノワイヤーを用いた導電層、および樹脂に金属粉や導電性カーボン材料を混合した導電性樹脂混合物や導電性樹脂層が、絶縁膜１４上に形成されたものであってもよい。導体パターン１１およびアンテナ部１２の導体部の厚さは、柔軟性、強度の観点から、０．０１～１０００μｍが好ましく、１～１００μｍがより好ましい。

【0028】

図１（ｂ）に示す絶縁膜１４の材質は、特に限定はされないが、例えば、ウレタン系エラストマー、スチレン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、シリコーン系エラストマー、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ素化樹脂共重合体、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シンジオタクチックポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルフォン、ポリエステルスルフォン、ポリエーテルイミド、環状ポリオレフィン、ブロム化フェノキシ樹脂、ノルボルネン樹脂、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、ポリアセタール等の樹脂基材や、紙基材等、紙フェノール基材、紙エポキシ基材、ガラスコンポジット基材、ガラスエポキシ基材等の複合基材等が挙げられる

【0029】

図３は、本発明の実施の形態１および２に関し、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグの特性の測定方法を示す概念図である。測定装置７０は、ＲＦＩＤリーダ・ライタ７１と、ＲＦＩＤリーダ・ライタ７１のアンテナ７２とを有する。通信距離ＣＬは、アンテナ７２の表面と植物体４０に装着したＲＦＩＤタグ７３のＩＣチップ２０との間の距離として計測される。植物体４０は、植物体４０の茎の直径よりやや大きめの小穴を有したサンプル管スクリューキャップ７５の小穴を通して、水を満たしたサンプル管瓶７４に差し込まれ、サンプル管スクリューキャップ７５の小穴からサンプル管瓶７４の間の植物体４０の茎を取り巻き、サンプル管スクリューキャップ７５の小穴からの漏水を防ぐよう設けられた水耕栽培用スポンジ７６によって保持される。

【0030】

本発明の実施の形態１および２のＲＦＩＤタグ１０１、１０２が適用可能な植物体４０の種類は、特に限定はされないが、ここでは、エンドウの芽生えである豆苗を用いて、ＲＦＩＤタグ１０１、１０２の特性について述べる。

【0031】

［ＲＦＩＤタグ（形状Ａ）；植物体の重力屈性の測定］
図４は、本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１の、植物体４０に装着した使用状態の（ａ）重力屈性前、（ｂ）重力屈性前拡大図、及び（ｃ）重力屈性後における形状を示す模式図である。ＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１の中空リング３０によって、植物体４０の茎を保持し、図４（ｂ）で示すように、植物体４０の茎の先端部と、ＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１のアンテナ部１２の片端とを、サージカルテープ３２（厚さ８μｍ）を巻きつけて固定した。これによって、植物体４０の屈曲や伸長成長によって、植物体４０の茎は中空リング３０の内部を動くことができる。

【0032】

図４（ａ）の状態にあった植物体４０は、重力とは逆向きの方向に屈曲する負の重力屈性および伸長成長によって、図４（ｃ）で示すような、屈曲した形状となった。ＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１は、植物体４０の屈曲や伸長成長に追従して屈曲および移動でき、植物体４０の近傍に設置したＩＣチップ２０の情報を、ＲＦＩＤリーダ・ライタ７１に送信する。

【0033】

図５は、本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１に関し、植物体４０の重力屈性における垂直方向変位および変位速度の時間変化を示すグラフである。重力屈性の観測は、空調室に設置した暗箱内で行った。植物体（エンドウの芽生えである豆苗）４０の茎の重力屈性を、暗箱中でタイムラプスカメラによって撮影し、その映像における植物体４０の茎の先端部付近の動きを、動作解析ソフトによって軌跡解析することで、垂直方向変位および変位速度の時間変化を求めた。

【0034】

図５（ａ）の垂直方向変位においては、１５０分付近までの増加傾向を示し、それ以降は若干の減少はあるものの、ほぼ一定となっている。これは、植物体４０の重力屈性は、略１５０分の時点で完了していることを示す。図５（ｂ）の変位速度においては、８０分前後のところでピークを示しており、それ以降は減少して０に近い値となっている。ここで、図５（ｂ）で示す変位速度は、垂直方向変位に加えて水平方向変位も含む値としている。

【0035】

図６は、本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１を装着した植物体４０の重力屈性における、ＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１により得られた（ａ）温度、（ｂ）センサーコードＳ、（ｃ）リーダーＲＳＳＩ，及び（ｄ）オンチップＲＳＳＩの時間変化を示すグラフである。或る種のＩＣチップ（例えば、ＩＣチップ２０）は、温度計測機能を有しており、ＩＣチップにより計測された温度は、温度コードとしてＲＦＩＤリーダ・ライタ７１に送信される。温度コード、ＩＣ固有のパラメータ、および換算式とから、図６（ａ）の温度を得た。

【0036】

センサーコードＳは、ＵＨＦ入力で観測したＲＦＩＤタグ１０１のインピーダンスに関わる値である。ＲＦＩＤタグ１０１のインピーダンス整合部１０は、ＩＣチップ２０と略四辺形の開口を有する導体パターン１１とからなるループ回路を形成しており、開口の形状や大きさ等を調整して、複素インピーダンスの虚部（リアクタンス）を制御することで、アンテナ部１２とＩＣチップ２０との間での信号の入出力におけるインピーダンス整合を担っている。インピーダンス整合部１０のインピーダンス値は、周囲環境の影響を受け変動するが、或る種のＩＣチップ（ＩＣチップ２０）は、ＩＣが信号を受信するのに最適なインピーダンス値にオートチューニングする機能を有しており、インピーダンスのオートチューニングに係る値を、センサーコードＳとして、ＲＦＩＤリーダ・ライタ７１に送信する。

【0037】

センサーコードＳの値は、ＲＦＩＤタグ１０１のインピーダンス整合部１０がフリースペース（空気中）にある場合には、２５０前後の値であり、インピーダンス整合部１０が、誘電率の大きな水分を多量に含む物質に接触した場合には減少し、水滴等に接触した場合には、１０前後の値となる。

【0038】

リーダーＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）は、ＲＦＩＤリーダ・ライタ７１がＲＦＩＤタグ１０１から受信している電力に関わる値であり、オンチップＲＳＳＩは、ＲＦＩＤタグ１０１がＲＦＩＤリーダ・ライタ７１から受信している電力に関わる値である。これらの値は、インピーダンス整合部１０とＩＣチップ２０の内部インピーダンスとの値が同等であるようなインピーダンス整合が取れている条件下ほど大きくなる。誘電率の大きな水の影響が大きいほど、インピーダンス整合条件を満たすことが難しくなり、ＲＳＳＩの値は小さくなる。

【0039】

図６（ａ）において、植物体４０の重力屈性が完了する略１５０分までの時間領域においては、温度の減少が示されている。植物体の重力屈性という動的挙動においては植物組織の膨圧の変化が係わっており、その駆動力の一つとしては植物組織内の水流速度の変化が挙げられる。重力屈性時に、水を満たしたサンプル管瓶７４から植物体４０への水流が増加することで、図６（ａ）に示されるような植物体４０の温度の低下が起こる。このように、温度センシング機能を有するＩＣチップ２０を備えたＲＦＩＤタグ１０１を、植物体４０に直接装着することで、植物体４０自体の温度変化を直接検知することが可能となる。

【0040】

開放空間においては、周囲の環境温度が植物体４０の温度を反映していない場合があり、植物体４０自体の温度変化を直接検知できることによって、植物体４０の生育管理をより的確に行うことが可能となる。

【0041】

図６においては、植物体４０の温度の低下とともに、センサーコードＳの低下も起こっている（図６（ｂ）参照）。センサーコードＳの低下は、植物体４０内に誘電率の大きな水がより取り込まれた状態になったことを意味しており、これは直物体４０内の温度変化から示唆された水流速度の増加の傾向と合致している。このように、センサーコードＳは、植物体４０の乾湿状態を反映したパラメータとなっている。

【0042】

図６においては、ＲＦＩＤリーダ・ライタ７１がＲＦＩＤタグ１０１から受信している電力に関わる値であるリーダーＲＳＳＩ、および、ＲＦＩＤタグ１０１がＲＦＩＤリーダ・ライタ７１から受信している電力に関わる値であるオンチップＲＳＳＩの値も、植物体４０の重力屈性とともに低下している。リーダーＲＳＳＩおよびオンチップＲＳＳＩの値は、誘電率の大きな水の存在下で低下する。図６（ａ）の植物体４０の温度および図６（ｂ）のセンサーコードＳの低下からは、植物体４０内の水流の増加が示唆されるが、それとリーダーＲＳＳＩおよびオンチップＲＳＳＩの減少とは、一致した挙動となっている。

【0043】

［ＲＦＩＤタグ（形状Ａ）；植物体の脱水に伴う屈曲の測定］
図７は、本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１を装着した植物体（エンドウの芽生えである豆苗）４０の、脱水前および脱水後における形状を示す模式図である。給水を行わない状態とした植物体４０は、脱水よって６０分後は図７（ｂ）に示すような下方に屈曲した形状となる。

【0044】

図８には、植物体４０の茎の脱水に伴う屈曲を、暗箱中でタイムラプスカメラによって撮影し、その映像における植物体４０の茎の先端部付近の動きを、動作解析ソフトによって軌跡解析することにより得た、垂直方向変位および変位速度の時間変化を示した。図８に示されるように、脱水初期に速い変位が起こって、次第に変化がゆるやかになっている。

【0045】

このときに、植物体４０に装着したＲＦＩＤタグ１０１が備えるＩＣチップ２０によって観測されたセンサーコードＳの変化を図９のａのグラフに示したが、図８の変位および変位速度の結果の傾向と一致したものになっている。また、センサーコードＳの値は、脱水初期に略１５５、６０分後には略１９５という値となった。センサーコードＳの値は、水が存在する誘電率の高い環境ほど低い値となる。また、このとき、比較試料として用いた乾燥状態にある竹串（非生物体）のセンサーコードＳは、図９のｂのグラフに示すように一定で、その値は略２１４であった。このように、植物体４０に装着したＲＦＩＤタグ１０１が備えるＩＣチップ２０によって観測されるセンサーコードＳの値によって、植物体４０の乾湿状態を検知することができる。

【0046】

［ＲＦＩＤタグ（形状Ａ）；植物体の光屈性の測定］
図１０は、本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１に関し、植物体４０の光屈性における水平方向変位および変位速度の時間変化を示すグラフである。暗箱内に、植物体４０の真横方向にＬＥＤ光源を設置することで、植物体４０の光屈性による水平方向への変位を観測した。１００分間の間に、連続的な水平方向の変位が起こっており、変位速度においては、６０分付近にピークが表れている。

【0047】

図１１は、本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１を装着した植物体４０の光屈性における（ａ）温度、（ｂ）センサーコードＳ、（ｃ）リーダーＲＳＳＩ，および（ｄ）オンチップＲＳＳＩの時間変化を示すグラフである。図１１（ａ）の植物体４０の温度においては、図１０の水平方向変位のグラフと同様な連続的な変化が示されており、その変化方向は温度低下であることから、重力屈性の場合と同様な、屈性時の植物体４０への水流の増加が起こっていることが示唆される。

【0048】

センサーコードＳ、リーダーＲＳＳＩ、およびオンチップＲＳＳＩにおいては、図１０（ｂ）の変位速度がピークとなる６０分前後の時間帯に、急激な減少が起こっている。植物体４０の光屈性においては、植物体４０の組織からの水の蒸散が重力屈性の場合よりも顕著であり、その影響が、センサーコードＳ、リーダーＲＳＳＩ、およびオンチップＲＳＳＩの変化に現れている。

【0049】

［ＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）；植物体の重力屈性の測定］
植物体に、図２に示すＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２を装着して、植物体（エンドウの芽生えである豆苗）４０の重力屈性のワイヤレスセンシングを行った。ＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２は、絶縁フィルム３１と、環状の開口を有する導体パターン１１にＩＣチップ２０が接続されたインピーダンス整合部１０と、インピーダンス整合部１０から第１方向および第２方向に延伸するアンテナ部１２とを備えている。アンテナ部１２は、絶縁フィルム３１を介して接続されている複数の放射導体小片１３から成り、絶縁フィルム３１の伸縮によって、ＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２を貼り付けた植物体４０が動ける構造となっている。

【0050】

放射導体小片１３の材質は、特に限定はされないが、ＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１の環状の開口を有する導体パターン１１およびアンテナ部１２の材質と同様なものが挙げられる。

【0051】

絶縁フィルム３１の材質は、特に限定はされないが、例えば、ウレタン系エラストマー、スチレン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、シリコーン系エラストマー、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ素化樹脂共重合体、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シンジオタクチックポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルフォン、ポリエステルスルフォン、ポリエーテルイミド、環状ポリオレフィン、ブロム化フェノキシ樹脂、ノルボルネン樹脂、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、ポリアセタール等の樹脂基材や、紙基材等、紙フェノール基材、紙エポキシ基材、ガラスコンポジット基材、ガラスエポキシ基材等の複合基材等が挙げられる。可撓性の観点からは、樹脂や紙基材などが好ましく、伸縮性の観点からは、ポリウレタン（ＰＵ）フィルムやエラストマーフィルムなどがより好ましい。絶縁フィルム３１の厚さは１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。

【0052】

図１２は、図２で示されるＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２（放射導体小片１３：銅テープ、幅Ｗ１＝略１ｍｍ、厚さ略５０μｍ、絶縁フィルム：ポリウレタンフィルム、厚さ略８μｍ）の、引張力と伸びとの関係を示すグラフである。ＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２は、０．０２Ｎの引張力で１．０ｍｍ以上の伸びを示し、植物体４０に装着しても、植物体４０の屈曲や伸長成長の阻害が起こりづらい構造となっている。

【0053】

図１３は、本発明の実施の形態２に係るＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２を装着した植物体４０の（ａ）重力屈性前（０分）、（ｂ）重力屈性時（重力屈性開始後６０分）及び（ｃ）重力屈性時（重力屈性開始後１２０分）における形状を示す模式図である。ＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２の放射導体小片１３にスポット状に粘着剤を塗布し、植物体４０に直接貼付することで、植物体４０へＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２を装着した。このとき、植物体４０の先端方向のＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２の片端を、サージカルテープ３２を巻きつけることで植物体４０に固定した。

【0054】

図１３に示されるように、極薄のポリウレタンフィルムで連結された放射導体小片１３からなるＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２を、植物体４０に直接貼付した場合においても、植物体４０は重力屈性を示した。これは、ＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２が、極薄のポリウレタンフィルム（厚さ略８μｍ）の伸縮性によって、図１２に示されるように非常に小さな力でも伸びが可能な構造となっているためである。

【0055】

図１４は、本発明の実施の形態２に係るＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２を装着した植物体４０の重力屈性における（ａ）植物体温度と環境温度との差、（ｂ）センサーコードＳ、（ｃ）リーダーＲＳＳＩ，および（ｄ）オンチップＲＳＳＩの時間変化を示すグラフである。植物体４０の温度は、周囲の環境温度よりも低くなっており、重力屈性が起こる１００分前後までの時間帯では、ゆるやかに減少した。

【0056】

植物体４０の重力屈性の進行によって、放射導体小片１３を連結している極薄のポリウレタンフィルムが伸びることで、アンテナ部１２として機能している放射導体小片１３の間の距離が増加し、受信および送信される信号強度が減少するために、リーダーＲＳＳＩおよびオンチップＲＳＳＩは、植物体４０の重力屈性とともに減少を示す。

【0057】

植物体４０の重力屈性の進行によって、放射導体小片１３をつないでいる極薄のポリウレタンフィルムが伸びることで、アンテナ部１２全体の面積において、放射導体小片１３の面積に対して、低インピーダンスのポリウレタンフィルムの面積の比が大きくなることから、図１４ｂに示されるように、センサーコードＳの増加が起こる。

【0058】

本発明により、植物自体の温度や乾湿状態に係るパラメータや、植物の生育中の屈性や伸長成長等の動的挙動をワイヤレスでセンシングするための、植物用のＲＦＩＤタグおよびパッシブ型ＲＦＩＤタグセンサーを提供できる。

【0059】

［具体例］
次に、本発明の実施の形態の具体的な実施例及び、比較例について説明する。本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。なお、具体例で使用した材料および装置は、以下のとおりである。

【0060】

［材料］
（１）ＩＣチップ２０：AXZON社製；Magnus-S3、サイズ 1.6 BSC×1.6 BSC、厚さ ０．３５ｍｍ。
（２）ＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグ：Avery Dennison Smartrac社；Temperature Sensor Dogbone、ＩＣチップ：Axzon Magnus-S3、周波数帯:ＵＨＦ ８６０－９６０ＭＨｚ、ＩＣチップ：ＩＣチップ２０（Magnus-S3）。
（３）アルミ蒸着ＰＥＴシート：ケニス製；厚さ０．０５ｍｍ。
（４）銅テープ：３Ｍ製；導電性片面銅箔テープ Ｃｕ－３５Ｃ、軟質圧延銅箔、厚さ略０．０３５ｍｍ、導電性粒子分散アクリル系粘着剤。
（５）薄型フィルムドレッシング：日東電工株式会社製；ポリウレタンフィルム、パーミロールＬｉｔｅ、厚さ８μｍ。
（６）接着剤：セメダイン株式会社製；ＢＢＸ、弾性粘着剤
（７）透明チューブ：住友電工ファインポリマー製：スミチューブＣ４Ｃ、４ｍｍ
（８）伸縮性銀ペースト：NAMICS社製；XE181G
（９）サンプル管：マルエム製；スクリュー管瓶 ３０ｍＬ 透明、サンプル管瓶 硼珪酸ガラス、サンプル管スクリューキャップ ポリプロピレン
（１０）水耕栽培用スポンジ：uxcell製；水耕栽培スポンジ シリンダー、サイズ２５ｍｍφ×２０ｍｍ。

【0061】

［装置］
（１１）ＵＨＦ帯ＲＦＩＤリーダ・ライタ：タカヤ株式会社製；UTR-S201、特定小電力無線局タイプ、送信周波数 ９１６．８ＭＨｚ～９２３．２ＭＨｚ（１８チャンネル）、送信出力 １０ｄＢｍ（１０ｍＷ）～２４ｄＢｍ（２５０ｍＷ）、インターフェース ＵＳＢインターフェース基板TR3-IF-U1C。
（１２）ＵＨＦ帯外付けアンテナ（直線偏波型）：タカヤ株式会社製；UTR-UA1709-1。
（１３）デジタルフォースゲージ：株式会社イマダ製；センサー付け替え可能表示器eZT。
（１４）デジタルフォースゲージ用ロードセル：株式会社イマダ製；圧縮・引張両用ロードセル eDPU-2N、最大荷重 ２Ｎ。
（１５）熱電対温度計：グラフテック製；mini LOGGER GL240。
（１６）温度センサー：理化工業株式会社製；ST-51-100-C、Ｋ熱電対。
（１７）タイムラプスカメラ；Brinno製；TLC200Pro。
（１８）白色ＬＥＤ：ジェネリックＬＥＤ社；３Ｗ、色温度４５００Ｋ。

【0062】

［ソフトウェア］
（１９）ＵＨＦ帯ＲＦＩＤリーダ・ライタ用ソフトウェア：タカヤ株式会社製；UTRRWManager Version1.3.2。
（２０）ＵＨＦ帯ＲＦＩＤリーダ・ライタ用自作ソフトウェア：タカヤ株式会社UTR通信プロトコルver1.15とシリアルポート制御モジュールEasyCommとを用いて、Microsoft Excelから、ＲＦＩＤリーダ・ライタの制御およびデータ取得を行った。ＩＣチップ２０（Magnus-S3）からのリーダーＲＳＳＩの取得は、タカヤ株式会社UTR通信プロトコルに従って行った。ＩＣチップ２０（Magnus-S3）からのセンサーコードＳの取得は、RFmicron社の資料（AN002F40：Reading Magnus（登録商標）-S Sensors）で公開されている、メモリーバンク（RESERVED）、ワードアドレス（Ｃ_ｈ）、およびビット数（９）の情報に従って行った。
（２１）動作解析ソフト；KINOVEA製；オープンソースの動作分析ソフトウェア Kinovea、https://www.kinovea.org/。

【実施例0063】

［ＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１の作製］
図１に示すＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１を、以下のように作製した。
アルミ蒸着ＰＥＴシートを、図１の形状Ａの平面図の形に切り出した（Ｌ＝９０ｍｍ、ＬＡ１＝略７０ｍｍ、ＬＡ２＝略２０ｍｍ、ＬＩ＝略１０ｍｍ、Ｗ１＝略１ｍｍ）。この時、環状の開口を有する導体パターン１１のインピーダンス整合部１０において、ＩＣチップ２０を取り付ける部分には、切り欠きを設けた。ＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグからＩＣチップ２０が装着されたアルミニウム蒸着ＰＥＴ部分を矩形状に切り出して、その切り欠きを跨ぐように貼り付けた。

【0064】

ＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグから切り出したＩＣチップ２０が装着された導体パターン１１の表面を覆っている保護フィルムを剥離・除去し、アンテナ部１２との接合部に銀ペーストを塗布することで、環状の開口を有する導体パターン１１と電気的に接続した。

【0065】

次に、貫通孔を有する中空リング３０として、複数個の透明チューブ（外形Ｄ１＝略４ｍｍ、幅Ｌ２＝略２ｍｍ）を、略３０ｍｍの間隔で、アルミ蒸着ＰＥＴシートからなるアンテナ部１２に弾性粘着剤で取り付けることで、図１に示すＲＦＩＤタグ（形状Ａ）１０１を作製した。

【実施例0066】

［ＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２の作製］
図２に示すＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２を、以下のように作製した。
ＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグから、ＩＣチップ２０と環状の開口を有する導体パターン１１とを備えるインピーダンス整合部１０を切りだし（ＬＩ＝略１５ｍｍ）、表面を覆っている保護フィルムを剥離・除去した。インピーダンス整合部１０を、厚さ８μｍのポリウレタンフィルムの粘着面に貼り付けた。

【0067】

インピーダンス整合部１０を貼付した厚さ８μｍのポリウレタンフィルムの上に、銅テープ（Ｌ＝８０ｍｍ、幅Ｗ１＝略１ｍｍ）を貼り付け、略５ｍｍの間隔で銅テープ部分をカットすることで、図２に示すような放射導体小片１３からなるアンテナ部１２を作成した。インピーダンス整合部１０と接触する放射導体小片１３の接合部に銀ペーストを塗布することで、環状の開口を有する導体パターン１１と電気的に接続した。さらに、その上に厚さ８μｍのポリウレタンフィルムを貼り付け、矩形状（Ｌ＝略８０ｍｍ、ＬＡ１＝略５０ｍｍ、ＬＡ２＝略３０ｍｍ、Ｗ２＝略３ｍｍ）に切り出し、ポリウレタンフィルムの粘着面の反対側の面を覆っている保護フィルムを剥離・除去することで、図２に示すＲＦＩＤタグ（形状Ｂ）１０２を作製した。