トコトンやさしいセンサの本/著者:山崎弘郎

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書籍情報

タイトル

今日からモノ知りシリーズ

トコトンやさしいセンサの本 第3版

発刊 2023年10月30日(第3版1刷)

ISBN 978-4-526-08300-6

総ページ数 159p

著者

山崎弘郎

東京大学名誉教授、工学博士。
インドネシア国立バンドン工科大学テクニカルアドバイザー

出版

日刊工業新聞社

もくじ

  • 第1章 身近なセンサ_新しい価値を創るセンサ
    • 身近なセンサ_私たちの五感、機械の感覚
    • 家庭内のセンサ_温度、湿度センサ
    • 人の意図を探るセンサ_接近センサ:人の接近を体温で検知
    • リアル世界とサイバー世界を情報でつなぐ_人と機械の情報交流を仲介するセンサ
    • カメラ、ビデオの自動化を進めるセンサ
    • 第1章 まとめと補足
  • 第2章 社会システムに埋め込まれたセンサ_小さなセンサの大きな働き
    • 交通システムのセンサ:読んで書くセンサ
    • 交通流を監視するセンサ
    • 人流のセンシング
    • ドローンに搭載されたセンサ
    • 文字、数字を読み取るバーコードセンサ
    • 自然災害を予知する気象情報システム
    • 第2章 まとめと補足
  • 第3章 センサを働かせる共通の原理と構造
    • センサの役割をあらためて考える
    • センサを出力信号から考える
    • エネルギー変換と信号変換
    • 構造型か物性型か、あるいはMEMS型
    • 第3章 まとめと補足
  • 第4章 化学成分センサとバイオセンサ
    • 科学センサと成分に対する興味
    • 味と匂いのセンサ
    • 分析システムを支配する分光分析
    • 液体分析を分析するイオンセンサ
    • 超選択性を実現した血糖値センサ
    • 第4章 まとめと補足
  • 第5章 センサ信号の情報処理
    • センサ信号の前処理でノイズを分離
    • センサ信号の増幅とディジタル変換
    • ディジタル処理の特徴
    • パターン情報の認識処理
    • 人を超えた機械の処理能力
    • 第5章 まとめと補足
  • 第6章 半導体を利用したセンサ
    • 半導体物性の基本
    • バルク半導体とpn接合の特性
    • 半導体光センサ
    • 半導体イメージセンサ
    • 磁気と半導体との相互作用と時期センサ
    • 半導体温度センサ:サーミスタと非接触体温計
    • ガス漏れを検出するセンサ
    • 第6章 まとめと補足
  • 第7章 自動化生産システムのセンサの役割
    • プロセスオートメーションのセンサ
    • プロセス計測用流量センサ
    • ディスクリートオートメーションセンサ
    • センサで対称のタグ情報を検知する
    • ロボットのセンサ
    • 強調ロボットと人間の共同作業
    • 第7章 まとめと補足
  • 第8章 健康を見守るセンサ技術
    • 医療用センサの課題:非侵襲性
    • トモグラフィセンシングシステム
    • 超音波エコーイメージング
    • 血圧を計るセンサ
    • 体を内部から見る内視鏡
    • 第8章 まとめと補足
  • 第9章 安全、セキュリティを確保するセンサ技術
    • 火災検知センサ
    • 被害を抑える減災システム
    • 侵入を防ぎ 個人識別技術
    • 空港のセキュリティ・チェック
    • 監視カメラと画像処理
    • 第9章まとめと補足
  • 第10章 これからのセンサ技術
    • センシングの高感度化(1)
    • センシングの高感度化(2)
    • センサの高感度知能化
    • 計量から認識へセンシング機能の変化
    • ヒトの遺伝子のセンシングと医療
    • 資源循環社会に材料認識技術
    • マルチモーダルセンシング
    • 第10章 まとめと補足
  • 参考文献

味と匂いのセンサ

 人の味覚や嗅覚は、個人差や体調により変わります。そこで、品質保持のため代わりになるセンサの開発が期待されました。

 実用に耐えるセンサは、甘味センサ、塩味センサ、酸味センサ、苦味センサ、うま味センサができています。特殊な人口脂質膜を使用したセンサで、幕の両側の味物質濃度差に対応した電位差を発生するのです。

 麻薬の検出やガン治療に使うための匂いセンサの開発が行われています。動物並みのセンサが開発できれば、実用嗅覚センサの実地の近いでしょう。

ガス漏れを検出するセンサ

 メタンは武捨なので、人が識別できるような「におい」がつけられています。さらに、家庭にガス漏れセンサが設置されていることがほとんどです。

 ガス漏れセンサは酸化スズや酸化亜鉛などから構成され、可燃性ガスを吸着すると半導体表面の電気抵抗が減少する性質を利用したエネルギー制御型センサです。

 通常は空地中の酸素が半導体表面に吸着され、負のイオンとなり、電子の流れを妨げます。可燃性のガスがあると、吸着された酸素イオンがガスと結合して失われ、電流が半導体表面を流れやすくなるのです。

 プロパンガスの場合は空気より密度が大きいので下方に設置されなければなりません。

オートメーションセンサ

 ディスクリートオートメーションでは、ベルトコンベアなどで移動して加工する人間やロボットの前に表れます。加工すべき対象が存在するか確認をして、加工を自動的に開始できるかをチェックしなければなりません。

 対象の検出には、光の透過や反射を応用したフォトインタラプタというセンサを使います。複写機やプリンタなどでは、用紙がなくなることを知らせてくれるのです。

 光センサのほかには、磁気や超音波など、非接触で検出できるセンサ技術が特徴を生かして使い分けられます。

 センサにより対象の有無、個数や枚数を数えたり、容器に液体が満たされているかなどの検出が自動化されているのです。

内視鏡

 フィルムを内蔵した超小型カメラと小型電球による胃カメラから始まった内視鏡は、LEDを光源とし、超小型ビデオカメラをセンサとした現代の内視鏡に進歩しました。

 小腸や大腸の観察もカプセルの内部に証明の光源とセンサといった超小型カメラを持っています。

 画像処理技術の進歩で、X線断層像を内視鏡で観察したような画像に変換する新し技術、CTコロノグラフィーが開発され、主に大腸の検査で使用されています。リアル空間の情報をサイバー空間で巧みに加工して利用している利用しているのです。

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