CN102016884A - 直接和间接接触食品的rfid标签 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及RFID设备，其预期与消费食品的直接或间接包装结合使用，如与易腐烂物品的食品盘、装运箱和其它运输包装结合使用。RFID设备可以包括已被包封入层压结构中、用于食品是安全的RFID内嵌物组件。

Description

直接和间接接触食品的RFID标签
交叉引用相关申请
本申请要求2008年2月26日提交的美国临时申请号61/031,565的优先权，将该申请整体并入本文。
发明领域
本发明涉及射频识别(RFID)标签和签条领域，更具体地涉及RFID技术在直接和间接食品接触应用领域中的使用，如可被用于易腐烂物品如消费食品的运输、储存、处理、烹调和移动。
发明背景
射频识别(RFID)签条和标签(本文统称为“设备”)被广泛用于将物品与识别码相关联。RFID设备一般具有天线及类似物和/或数字电子的组合，数字电子可以包括例如通讯电子、数据存储和控制逻辑。例如，RFID标签被用于与汽车安全锁相连接，用于建筑物门禁，以及用于跟踪存货和包裹。
如上所述，RFID设备一般被分为签条或标签。RFID标签是粘附地附连在物体上或者以其他方式将一表面直接附连在物体上的RFID设备。相反，RFID签条可以通过其它方式固定在物体上，例如通过使用塑料紧固件、细绳或其它紧固方式。RFID设备还可以包括内嵌物，其是处于中间构造的RFID设备，其随后必须经过一种或多种制造操作，以完成RFID签条、标签或最终RFID设备。
RFID设备可以包括有源签条和标签——其包括电源(如电池)，和无源签条和标签——其不包括电源(如电池)。在无源RFID设备的情况下，为从芯片获取信息，“基站”或“读出器”发送激发信号至RFID签条或标签。激发信号激励签条或标签，且RFID电路将储存的信息传回读出器。RFID读出器接收并解码来自RFID签条的信息。一般而言，RFID签条能够保留并传输足够信息以唯一识别个体、包装、货物和类似物。
RFID签条和标签还可以具有只写入一次信息(尽管信息可被重复读取)的那些特征和可在使用中写入信息的那些特征。例如，RFID签条可以储存环境数据(其可被相关的传感器检测到)、物流历程、状态数据等。
在市场上有许多物品被单个或大批量地包装在容器中以便运输和/或储存。制造商、批发商、零售商和/或消费者可能希望在整个物品流通链的各个点上监控或识别容器。例如，以及如为示例性目的将通篇提及的，药物生产商一般将丸剂或液体包装在瓶中。但是，应当理解，多种其它消费品，如个人护理产品、人和动物可消费食品、膳食补充剂和类似物可被包装在容器中。
提供消费食品的容器还可以被用于食品制备，如烹饪。在这种容器中可能包含的金属可能是有问题的，因为微波能量可造成金属部分打火，导致食品的烹制不均匀、损坏或用具失火。
在运输和分配消费品中，各种干扰明显的方案被提出。尽管这些方案随时间变得非常复杂，但是它们仍可能不能给消费者提供适合的产销监管链(chain of custody)。因此，对消费者重要的是具有如下一些保证：容器内的内含物处于生产商所预期的其原始状态，以及当容器出现问题时，生产商和其它与产品相关的信息可被迅速地提供给调查人员，以使问题可被容易处理。另外，重要的是追踪食品容器的历程以能够为消费群体确保产品完整性。
发明简述
以下所述的本发明实施方式并非意欲为穷举的或将本发明限制为以下详述公开的准确形式。而是，选择和描述实施方式以使本领域技术人员可以理解和领会本发明的原理和实践。
射频识别(RFID)标签、签条和设备被广泛用于各种应用环境中。典型的RFID签条可包括RFID内嵌物，其具有安装在基底或载体上的电路器件(下文为“RFID内嵌物”)，面材(face stock)、粘合剂或其它材料可施加于基底或载体上，以完成设备的构造。在RFID设备被制造为其最终形式后，其随后被用于直接或间接食品包装应用中，以跟踪和分配消费食品至仓库或零售环境。
在一个要与本发明结合使用的示例性实施方式中，考虑用于直接或间接食品包装应用的RFID设备被公开。该RFID设备包括RFID内嵌物，其具有用产品信息编码的芯片。然后芯片被连接到天线，天线一般由例如铜、铝或银的金属组成。
目前所述的实施方式还包括第一和第二基底，每个基底具有第一和第二表面。每个基底具有第一和第二横向延伸边缘以及第一和第二纵向延伸侧边。基底从GRAS材料列表中选取。
目前所述实施方式的RFID内嵌物被置于各第一和第二基底之间。通过使第一和第二横向延伸边缘以及第一和第二纵向延伸侧边彼此密封，以形成RFID内嵌物的密封围绕物，RFID内嵌物被包围在两个基底之间。
在本发明进一步的示例性实施方式中，用于运输消费食品的消费食品盘被描述，其包括具有第一和第二侧边的底部的盘子。底部具有环绕底部并且从所述底部大致向上延伸的末端壁。所述盘被用于运输和至少临时地容纳消费食品。
目前所述的实施方式包括RFID设备。该RFID设备包括RFID内嵌物。RFID内嵌物具有用产品信息编码的芯片和与芯片连接的天线。RFID设备包括第一和第二GRAS基底，第一和第二GRAS基底每个都具有第一和第二表面。内嵌物被置于所述第一基底的第一表面和所述第二基底的第二表面之间。例如通过将RFID设备粘附地粘着至消费食品盘，然后将食品放在盘中、RFID设备之上，使RFID设备与消费食品接触。
在目前描述发明的更进一步示例性实施方式中，提供GRAS RFID设备，其包括具有集成电路(IC)或芯片的第一层压结构，所述集成电路(IC)或芯片用与消费品相关的产品信息进行编码。集成电路经导电粘合剂粘结被连接至天线，并且天线和集成电路被置于第一和第二基底之间以产生第一层压组件。
继续讨论目前描述的实施方式，提供具有第一和第二GRAS膜的第二结构，每个所述第一和第二GRAS膜具有第一和第二端边缘以及第一和第二侧边缘。本实施方式的第一层压组件被置于所述第一和第二GRAS膜之间以产生第二层压组件，所述第二层压组件可以被附连至用于处理消费食品的盘或装运箱(tote)，并且其可以与食品类物品直接或间接接触。
除了以上提出的前述实施方式，另外的实施方式可以包括使至少一个膜的表面积大于另一个。此外，可以通过带(strap)将IC或芯片连接至天线。
通过消除或移除，如通过切去一部分金属天线，或者用阻燃或耐火材料覆盖天线的全部或一部分，本发明还可以减少或消除微波烹饪中的打火危险。
在目前描述发明的甚至更进一步的实施方式中，提供用于制造层压组件和用于生产与食品载体一起使用的GRAS RFID设备的示例性方法。所述方法包括步骤：首先提供可以使用芯片、带或插入物制造的RFID内嵌物。然后，将RFID内嵌物放在第一GRAS基底上。随后，用第二GRAS基底覆盖RFID内嵌物和第一GRAS基底。将第一和第二GRAS基底与第一和第二基底之间包含的RFID内嵌物粘附在一起以形成层压组件。最后，层压组件被粘附至食品载体。
除了前述的方法实施方式，也可以进行其它的步骤如编码和测试。
参看本发明的详述和所附权利要求，本发明的这些和其它目的将变得清楚。
附图简述
通过参考本发明优选示例性实施方式的以下更详细描述并结合附图，本发明的这些以及其它目的和优势将更完全地被理解和领会，其中：
图1描述本发明的RFID设备的侧视图；
图2提供本发明的RFID设备连接在其上的消费食品盘的侧视图；
图3显示本发明的进一步实施方式的侧视图，其中第一和第二层压组件被用于形成示例性RFID设备；
图4图解说明目前描述发明的RFID设备的俯视图；和
图5呈现依据本发明的示例性方法的框图。
发明详述
通过代表目前已知的实施本发明的最佳模式的以下详细描述，本发明现在被更详细地阐述。然而，应当理解，该描述并非用来限制本发明，而是被提供用于阐述本发明的一般特征的目的。
与运输和分配消费食品相关，美国食品和药品管理局(Food and Drug Administration)(″FDA″)在21CFR节201公布了直接和间接食品接触物质(″FCS″)的方针。FCS被定义为“意图用作在制造、包裹、包装、运输或容纳食品中使用的材料组件的任何物质”(21CFR节201)。一种或多种FCS材料可以被构造成食品接触制品，所述食品接触制品是膜、容器如瓶、装运箱、盒子、纸板箱等，或者是食品制作中使用的制品如搅拌棒、盘、传送带等。一些FCS材料在食品包装或运输中的使用可以由适当的政府机构如FDA认证，或者另外被确定为″GRAS″(通常认为是安全的)，这意味着该物质一般被专家进行识别为在特别应用的使用中是安全的。
可以与本发明结合使用并且被认为是GRAS的示例性膜包括但不限于LDPE和PET。可以与本发明结合使用并且被认为是GRAS的粘合剂包括各种淀粉基粘合剂，包括源自玉米、马铃薯、大米等的那些，或者可以使用其它植物基油的其它粘合剂，示例性材料从FASSONS200N可得到。
图1提供示例性RFID设备的横截面图，其与目前描述的发明结合提供并由参考标记号10描述。RFID设备10包括基底12，基底12上提供有天线部件14。可以通过印制导电油墨、刻蚀或将金属薄片如铝箔以图案放置在基底12上来提供天线部件14和15。集成电路(IC)或芯片也被放置在基底12上并可以通过粘合剂(未显示)附连至基底12。芯片附连接头18被用于通过带状基底20和22将芯片16连接至天线部件14、15。示例性RFID设备可以从Avery Dennison RFID Company，Clinton，SC获得，商品名为AD 222、AD 224。
第二基底24被提供在芯片16以及带状基底20和22的顶部上方。第二基底24通过粘合剂26被附连至该构造，粘合剂优选GRAS粘合剂以产生形成RFID设备10的层压组件。从图1可以看出，第二基底24伸出第一基底12的端边缘以叠盖第一基底12。然后第二基底24的叠盖部分可以用于将层压构造固定至食品载体。
除了彼此粘附地连接，第一和第二基底12和24也可以通过使用热、压力、超声波能量或其它合适的方式彼此连接以获得持久的围绕。
第一和第二基底12和24每个分别被提供以大致横向延伸的第一和第二末端以及大致纵向延伸的第一和第二侧边，如之后关于图4的讨论所解释的。
现在转向图2，食品盘或装运箱40被显示具有底部42和从底部42大致向上延伸的末端壁44和46。图2中提供的描述仅显示第一和第二末端壁44和46，但应当理解，末端壁可以全部环绕食品盘40的底部42的外围延伸。食品48被显示在食品盘40中并且通常与盘40的底部42接触。食品48可以是任何类型的消费食品或中间食品，如肉类、烘烤食品、奶制品或任何前述中使用的成分。图2还显示食品48与附连至盘40的RFID设备50直接接触。可以通过粘合剂(未显示)，优选地通过GRAS粘合剂，将RFID设备50附连至盘40，或者可选地，可以通过声波焊或其它方式附着RFID设备50。虽然食品48显示与RFID设备50直接接触，但应当理解食品48可以与RFID设备间接接触，如在食品被例如包裹在包装中的情况下，以在食品和RFID设备之间提供部分阻隔物。
图3描述本发明进一步的实施方式，其中图1中所示的第一层压组件被包围在即将讨论的第二封套(envelope)或层压组件中。图3中的RFID设备通常标记为数字70，其包括第一层压组件72。第一层压组件72依据图1中提供的描述产生，即RFID内嵌物是这样产生的：将芯片连接至放置在基底上的天线，然后使用第二基底覆盖在RFID内嵌物(芯片、天线、基底)的顶部上方进行封闭。适于在本发明中使用的内嵌物从Avery Dennison RFID Company，Clinton SC可得。芯片可以被提供为带状形式(带有连接元件的芯片)，RFID内嵌物可以依据美国专利6,951,596中提供的制造方法进行制造，该专利通过引用并入本文，其与本申请共同转让。
RFID设备70被提供以第一基底74，第一基底74分别具有第一和第二表面75和77。RFID内嵌物72(第一层压组件)可以被放置在第一基底74第二表面77上。第二基底78被提供。第二基底78分别具有第一和第二表面79和81。第二基底78通过粘合剂82粘附至RFID内嵌物72和第一基底74。粘合剂82可以伸出第一基底74的端边缘71和73，以将RFID设备70粘附至如图2所述的食品载体。将第二基底78与第一基底74密封得到第二层压组件，其包括RFID内嵌物或第一层压组件72。以这种方式，如果在制造内嵌物时使用的粘合剂如导电糊膏不是GRAS认可的，在通过将内嵌物封闭在封套或层压结构内避免了食品被污染。第二基底78的第二表面或面81也可以被涂以不透明的颜料或油墨如不透明的白色，其能够使基底表面包含人或机器可读标记，如条形码或警示标记“不可食用(DO NOT EAT)”。制成第二基底的膜也可以是不透明的，与叠印(overprinting)或涂布相反。
除了粘附地固定至RFID内嵌物72，可选地，由第一和第二基底74和78组成的第二层压组件也可以通过利用热、压力、超声波能量或其它适合的方式与RFID内嵌物72结合，以在RFID内嵌物72与第一和第二基底74和78之间获得持久的结合。
现在参考目前描述发明的图4，其中RFID设备通常被参考为数字100。在该图4中，内嵌物102被显示为包含在较大的基底104和较小的基底106内，其组成了第二层压组件。
RFID内嵌物102包括连接至天线元件103和105的带101(芯片和带连接元件)。RFID内嵌物102被放置在第一基底107上，第一基底107可以是纸或膜如PET。RFID内嵌物102可以被第二基底(未显示)覆盖以形成第一层压组件(见图3)。不管是否被第二基底封闭，RFID内嵌物102都被放置在第一外部基底106上，第一外部基底106优选地选自GRAS材料如LDPE或PET。基底106具有第一和第二横向延伸端边缘112和114以及第一和第二纵向延伸侧边116和118。
第二外部封套基底104被放置在第一基底106顶部上方，以使第二基底104的面积大于第一基底106的面积。从附图4可以看出，横向延伸边120和122以及纵向延伸边124和126的每一个都延伸超出第一基底的边缘和侧面。应该理解，第二基底104可以仅延伸超出侧边或末端边或二者，如图中所示。粘合剂(未显示)被用于将第二基底104固定至第一基底106和RFID内嵌物102。此外，粘合剂优选地用于将RFID设备100固定至载体盘或类似物，并且粘合剂被提供在基底104的表面上，不与RFID内嵌物102接触。
第二基底104也可以用例如不透明或白色颜料着色，这将能够使外表面被打印，如附图标记130所示。印制的标记可采用人或机器可读信息的形式，如数字编码或条形码，以及有用的信息，如提醒消费者可能有与盘底部中设备相关的风险的“不可食用”或“RFID设备”。
天线的部分103和105、103′和105′可以分别被切去或覆盖以材料113、115，以限制设备的读取范围。可选地，材料113、115可以是阻燃材料或耐火材料，以在微波处理食品包装期间阻止铝天线打火。
现在关注图5，其阐述了描述本发明的示例性实施方式的框图。首先，在步骤200，RFID内嵌物被提供。优选地通过将带施加至基底来生产内嵌物，所述基底具有施加在其上的天线图案。随后，在步骤203，可以用产品信息对集成电路或芯片进行编码。可以在步骤205测试内嵌物以确保信息被编码，以及芯片符合要求地进行接收和传输。
随后，在步骤210，内嵌物被放置在第一GRAS基底上。在步骤220，第一GRAS基底和内嵌物被第二GRAS基底覆盖。在步骤215，可以通过如剪切或可选地用阻燃或防火的材料覆盖天线来消除天线的一部分。然后，在步骤230，第一和第二基底被粘附在一起，在步骤240，形成层压构造，内嵌物被固定在第一和第二基底之间。最后，在步骤250，层压结构被附加至食品载体。然后消费食品可以与放置在食品盘上的RFID设备直接或间接接触。在步骤245，可以在基底外封套的第二表面添加打印物。可以用不透明材料或简单地使用不透明膜涂布外封套的第二表面进行印制，以使打印物可见。
因此依据本发明可以看出，被用于包装和运输消费食品货物的高度有利的RFID设备被提供。虽然已经结合目前认为是最实际和优选的实施方式描述了本发明，但对于本领域技术人员来说，明显的是，本发明并不受限于所公开的实施方式并且在本发明范围内可以进行许多改进和等同设置，本发明的范围与所附权利要求最宽的解释相一致以包含所有的等同结构和产品。
在此，发明人陈述其意图以依据等同原则确定并评估其发明的合理适当范围，因为本发明涉及本质上不偏离所附权利要求所述的本发明文字范围但在该范围之外的任何装置、系统、方法或制品。

Claims (23)

1.用于直接或间接食品包装应用的RFID设备，其包括：
RFID内嵌物，其具有芯片和天线，所述芯片用产品信息编码，所述天线与所述芯片结合；
第一和第二基底，每个所述基底具有第一和第二表面以及第一和第二横向延伸边缘与第一和第二纵向延伸侧边，每个所述基底为GRAS；以及
其中所述RFID内嵌物被放置在每个所述第一和第二基底之间，并且每个所述第一和第二纵向延伸侧边以及每个所述第一和第二横向延伸边缘被彼此密封以形成所述RFID内嵌物的密封围绕物。
2.根据权利要求1所述的RFID设备，其中所述RFID设备包括GRAS粘合剂，以将每个所述第一和第二基底彼此固定。
3.根据权利要求1所述的RFID设备，其中所述RFID内嵌物包括从所述芯片至所述天线的带连接。
4.根据权利要求1所述的RFID设备，其中所述第二基底的面积大于所述第一基底的面积。
5.根据权利要求1所述的RFID设备，其中打印物被提供在所述第二基底的所述第二表面。
6.根据权利要求1所述的RFID设备，其中所述天线的一部分被覆盖以阻燃或防火材料。
7.用于运输消费食品的消费食品盘，其包括：
盘，其具有带第一和第二侧边的底部，所述底部具有环绕所述底部并从所述底部大致向上延伸的末端壁；
消费食品；
RFID设备，所述RFID设备包括RFID内嵌物，所述内嵌物具有用产品信息编码的芯片和与所述芯片结合的天线，所述RFID设备包括第一和第二GRAS基底，每个所述第一和第二基底具有第一和第二表面，所述内嵌物被放置在所述第一基底的所述第一表面和所述第二基底的所述第二表面之间；以及
其中所述RFID设备与所述消费食品接触。
8.根据权利要求7所述的消费食品盘，其中所述RFID内嵌物包括连接所述芯片与所述天线的带。
9.根据权利要求7所述的消费食品盘，其中所述第二GRAS基底的面积大于所述RFID内嵌物的面积和所述第一GRAS基底的面积的每一个。
10.根据权利要求7所述的消费食品盘，其中所述RFID设备通过GRAS粘合剂被粘附至所述消费食品盘。
11.根据权利要求7所述的消费食品盘，其中所述RFID内嵌物包括第一基底和第二基底，所述芯片和所述天线放置在所述第一基底和所述第二基底之间。
12.根据权利要求9所述的消费食品盘，其中所述第二GRAS基底与所述RFID内嵌物永久密封。
13.GRAS RFID设备，其包括：
第一层压结构，其具有用与消费品相关的产品信息编码的集成电路，所述集成电路与天线连接，所述天线和所述集成电路放置在第一和第二基底之间以形成第一层压组件；
第二结构，其具有第一和第二GRAS膜，每个所述第一和第二GRAS膜具有第一和第二端边缘以及第一和第二侧边缘；和
其中所述第一层压组件被放置在所述第一和第二GRAS膜之间以形成第二层压组件。
14.根据权利要求13所述的GRAS RFID设备，其中所述第一层压组件通过GRAS粘合剂粘附地连接至所述第二层压组件。
15.根据权利要求13所述的GRAS RFID设备，其中所述第二GRAS膜的面积大于所述第一GRAS膜，并且所述第一和第二端边缘以及所述第一和第二侧边缘的每一个延伸超出所述第一GRAS膜的所述第一和第二端边缘以及所述第一和第二侧边缘。
16.根据权利要求13所述的GRAS RFID设备，其中所述集成电路通过带连接元件与所述天线连接。
17.根据权利要求13所述的GRAS RFID设备，其中所述GRAS RFID设备被附连至消费食品运输物。
18.根据权利要求13所述的GRAS RFID设备，其中所述第二层压组件被提供有打印物。
19.用于生产与食品载体结合的GRAS RFID设备的方法，其包括以下步骤：
提供使用带制造的RFID内嵌物，所述内嵌物具有天线；
将所述RFID内嵌物放置在第一GRAS基底上；
用第二GRAS基底覆盖所述RFID内嵌物和所述第一GRAS基底；
将所述第一和第二GRAS基底与包括在其间的所述RFID内嵌物粘附在一起以形成层压组件；和
将所述层压组件附着至食品载体。
20.根据权利要求19所述的方法，其包括在提供RFID内嵌物的步骤之后对所述RFID内嵌物进行编码的进一步步骤。
21.根据权利要求19所述的方法，其包括在对所述RFID内嵌物进行编码的步骤之后对所述RFID内嵌物进行测试的进一步步骤。
22.根据权利要求19所述的方法，其包括在将所述层压结构固定在一起的步骤之后在所述第二GRAS基底上进行打印的进一步步骤。
23.根据权利要求19所述的方法，其包括减小、覆盖或除去所述天线的一部分的进一步步骤。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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