JP2005101987A

JP2005101987A - 集積無線ｉｄタグ

Info

Publication number: JP2005101987A
Application number: JP2003334237A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Hagiwara; 洋右萩原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】各部の起動電源を内部に設ける必要がなく、軽量、薄型及び小型にするとともに、低消費電力であり構造を簡単にする。
【解決手段】リーダＲから無線電波を受信するアンテナ１と、報知機能を有する報知部２と、予め定められ電波受信に応じた所定の処理を行う受信専用の機能部３と、機能部３の処理結果を基に報知部２を駆動させて報知する駆動部４と、アンテナ１が無線電波を受信した時に電力を取得して所定の電力（直流電力）に変換し、これを報知部２、機能部３及び駆動部４に供給することによりこれらを起動する電力変換部５とを備える集積無線ＩＤタグである。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、複数の物品から所定の物品を特定する集積無線ＩＤタグに関するものである。

従来、この種の集積無線ＩＤタグは、種々提案されまた市販されている。集積無線ＩＤタグとは、ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術を利用し非接触で通信を行い、内部に搭載されたメモリ内のデジタル情報のやり取りを通して、物品管理や自動識別を行うデジタルメディアである。集積無線ＩＤタグは、バーコードなどと比較して、情報の追記、書き換えが自由にできるなど、これまでにない優れた特徴がある。

例えば、図７に示すように、リーダＲから無線電波を受信するアンテナ９０と、この無線電波から識別情報を復調する復調部９１と、デジタル情報を記憶するメモリ９２と、復調された識別情報とメモリ９２内のデジタル情報とが一致するか否かを照合する照合部９３と、リーダＲに信号を送信する信号送信部９４とを備える集積無線ＩＤタグがある。この集積無線ＩＤタグは、復調部９１が無線電波から識別情報を復調し、この識別情報とメモリ９２に記憶されているデジタル情報とが一致しているか否かを照合部９３で照合し、照合が一致する場合は信号を信号送信部９４に出力し、信号送信部９４により送信信号が生成されアンテナ９０からリーダＲに無線電波として送信される。

また、他の例として、特許文献１には以下に示すような集積無線ＩＤタグが開示されている。呼出器と応答器（タグ）が備えられ、呼出器の送信部から送信データに基づいて搬送波を変調し、超短波帯の電波として発振する。応答部では、受信部で受信復調された信号はマイクロコンピュータ内のデータ判別部に送出され、復調信号からＩＤコード及び応答コードを判別し、ＩＤコードをＩＤコード比較部（比較手段）に送出するとともに、応答コードを報知情報生成部に送出する。ＩＤコード比較部はＩＤコードの入力があると、ＩＤコード記憶部から自己のＩＤコードを読み出し、両ＩＤコードが一致しているか否かを比較する。同比較の結果、一致が検出されると、報知部にＬＥＤ点滅駆動信号及び報知情報生成部に一致信号を送出する。すると、同報知部はＬＥＤ点滅駆動信号の入力に基づいてＬＥＤ駆動部によりＬＥＤを一定時間点滅駆動する。報知情報生成部では一致信号の入力に基づいて入力した応答コードに対応する応答メッセージデータを応答メッセージ記憶部から読み出す。
特開平７−２２６７０３号公報（第４頁−第８頁、及び、第４図）

しかしながら、上記従来の集積無線ＩＤタグなどのように、応答器（タグ）の各部を起動させるために、タグ内部に起動電源を設ける必要があり、それに伴いサイズが大きくなるという問題があった。また、受信機能だけでなく送信機能も必要であるため、消費電力が増大するとともに、タグとリーダの両方に送受信部が必要なため構造が複雑になるという問題があった。

本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、各部の起動電源を内部に設ける必要がなく、軽量、薄型及び小型にするとともに、低消費電力であり構造を簡単にすることができる集積無線ＩＤタグを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、リーダから無線電波を受信するアンテナと、報知機能を有する報知部と、予め定められ電波受信に応じた所定の処理を行う受信専用の機能部と、前記機能部の処理結果を基に前記報知部を駆動させて報知する駆動部と、前記アンテナが前記無線電波を受信した時に電力を取得して所定の電力に変換し、これを前記報知部、前記機能部及び前記駆動部に供給することによりこれらを起動する電力変換部とを備えることを特徴とする。

この構造では、電力変換部により無線電波が所定の電力（直流電力）に変換され、この所定の電力が報知部、機能部及び駆動部に供給されこれらを起動する。これにより、各部の起動電源を内部に設ける必要がなく、軽量、薄型及び小型にすることができる。また、受信専用であり送信機能が不要であるため、低消費電力を実現し電力変換部の負担を軽減でき、リーダとともに構造を簡単にすることができる。更に、起動電源のメンテナンスが不要で寿命の制限がない。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記機能部が、前記無線電波から識別情報を復調する復調部と、自己に予め割当てられた識別情報を記憶するメモリと、前記復調部で復調される識別情報と前記メモリに記憶される識別情報とが一致するか否かを照合する照合部とを備え、照合が一致する場合に前記駆動部により前記報知部を駆動させて報知することを特徴とする。この構造では、復調部で復調される識別情報とメモリに記憶される識別情報とが一致する場合に報知部から報知されるので、複数の物品から必要な物品を容易に特定することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記機能部は、前記電力変換部により前記電力が供給されて起動し、起動中に物理量を検出するセンサと、前記物理量の閾値を保持する保持部と、前記センサにより検出された物理量の値と前記閾値との比較をする比較部とを備え、前記比較部の比較結果を基に前記駆動部により前記報知部を駆動させて報知することを特徴とする。この構造では、センサは起動中において物理量（例えば、温度、湿度、照度、風量、圧力など）を検出し、比較部での比較結果を基に報知部から報知されるので、複数の物品から所定の物理量の状態を有する物品を容易に特定することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか記載の発明において、前記報知部、前記機能部、前記駆動部又は前記電力変換部の少なくとも１つが、有機半導体素子を備えることを特徴とする。この構造では、軽量で体積が小さい有機半導体素子を用いるので、更に、軽量、薄型及び小型にすることができ、例えば物品に貼付するだけで利用することができ、用途を広げることができる。

本発明によれば、各部の起動電源を内部に設ける必要がなく、軽量、薄型及び小型にするとともに、低消費電力であり構造を簡単にすることができる。

（実施形態１）
先ず、実施形態１の基本的な構成について図１〜４を用いて説明する。実施形態１の集積無線ＩＤタグは、図１に示すように、リーダＲから無線電波を受信するアンテナ１と、報知機能を有する報知部２と、予め定められ電波受信に応じた所定の処理を行う受信専用の機能部３と、機能部３の処理結果を基に報知部２を駆動させて報知する駆動部４と、アンテナ１が受信した無線電波から取得した電力を直流電力に変換する電力変換部５とを備える。また報知部２、機能部３、駆動部４又は電力変換部５の少なくとも１つに有機半導体素子（図示せず）が含まれる。

リーダＲは、所定周波数の無線電波の送信機能を持ち、電力及び情報を供給するために無線電波を集積無線ＩＤタグに送信する。

アンテナ１は、例えば、銅、アルミニウム又は銀などの導電性を有する材料からなり、図２に示すように、例えば、厚み０．２ｍｍ、４０ｍｍ×２０ｍｍの長方形のプリント基板６周辺部にコイル状に、例えば、３〜１０回巻かれて形成される。形成方法は、例えば、上記の材料を、エッチング工程による形成、埋め込みによる形成又は蒸着による形成などがある。また、プリント基板６上においてアンテナ１の内側に報知部２、機能部３、駆動部４及び電力変換部５を設ける。アンテナ１は、リーダＲ（図１参照）から送信される所定周波数の無線電波がコイル状の内側を通過する際、電磁誘導作用により誘起電圧を得ることで無線電波を受信する。図４に示すように、コンデンサ１０を設けアンテナ１との共振を得て、アンテナ１が受信した無線電波から効率的に交流電力を取得する。アンテナ１は、図１に示すように、受信した無線電波を機能部３と電力変換部５とに出力する。

報知部２は、ディスクリート部品（トランジスタ又はダイオードなどの半導体からなる単体部品）又は有機半導体素子から形成され、例えば発光ダイオード２０（図４参照）又は有機ＥＬなどの発光素子を備える。報知部２は、駆動部４から信号を受け取り、その信号結果に応じて発光素子を点灯させる。

機能部３は、ディスクリート部品又は有機半導体素子から形成される。機能部３は、アンテナ１からの入力信号により予め定められ電波受信に応じた所定の処理を行い、処理結果を駆動部４に出力する。機能部３には、例えば、図３に示すように、電力変換部５により電力が供給されて起動し、起動中に例えば連続して物理量を検出するセンサ３０と、物理量の閾値を記憶する保持部３１と、センサ３０により検出された物理量の値と閾値を比較する比較部３２とを備える。

センサ３０は、電力変換部５から直流電力が供給された時、例えば温度、湿度、照度、風量、圧力などの物理量を検出し、その物理量の値を検出値として比較部３２に出力する。センサ３０には、図４の例に示すように、物理量としての温度を検出するためサーミスタ３０ａが用いられている。サーミスタ３０ａは抵抗３０ｂと直列に接続されていて、サーミスタ３０ａと抵抗３０ｂとの間と、後述する比較部３２のトランジスタ３２ａのゲートとが接続されている。サーミスタ３０ａは、温度変化に対して極めて大きな抵抗変化を示す特性を持ち、例えば、ＮＴＣ（ＮｅｇａｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）、ＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）などがあり、温度の上昇に伴い、ＮＴＣは抵抗が減少する特性を持ち、ＰＴＣは抵抗が増加する特性を持つ。

保持部３１は、図３に示すように、センサ３０が検出する物理量の閾値を予め記憶し、電力変換部５から直流電力が供給された時に比較部３２に出力する。

比較部３２は、電力変換部５から直流電力が供給され、センサ３０で検出した検出値と保持部３１に記憶される閾値とを比較し、この比較結果を基に駆動部４に信号を出力し、駆動部４により報知部２を駆動させて報知する。比較部３２には、図４の例に示すように、トランジスタ３２ａが用いられ、トランジスタ３２ａと発光ダイオード２０とが直列に接続されている。トランジスタ３２ａは、ゲート電圧が閾値電圧を超えるとソース−ドレイン間に電流が流れ、閾値電圧を下回るとソース−ドレイン間に電流が流れない。閾値電圧は、センサ３０の検出値が閾値と同等である場合に印加されるゲート電圧に設定されている。上記より、センサ３０からの検出値が閾値を超える、若しくは、下回ると、ゲート電圧は閾値電圧を超えソース−ドレイン間に電流が流れる。

駆動部４は、ディスクリート部品又は有機半導体素子から形成され、図３に示すように、機能部３の処理結果に応じて報知部２を駆動させて報知する。

電力変換部５は、図４に示すように、４個のダイオードからなるダイオードブリッジ５０及びコンデンサ５１などのディスクリート部品又は有機半導体素子からなる。電力変換部５は、図１に示すように、アンテナ１が無線電波を受信した時に取得した交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を報知部２、機能部３及び駆動部４に供給することによりこれらを起動させる。

ダイオードブリッジ５０は、図４に示すように、ダイオード５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄからなり、アンテナ１から入力された交流電流から全波整流電流を生成する。コンデンサ５１は、ダイオードブリッジ５０により生成された全波整流電流を平滑化する。

有機半導体素子は、異なる有機化合物の組み合わせからなり、例えば、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、有機電界効果トランジスタなどがある。有機ＥＬは、電界の作用により励起された時に特有の波長の光を放射するので報知部２の発光素子として設けられる。また、有機電界効果トランジスタは、各部に備えられているトランジスタと代替され、例えば比較部３２のトランジスタ３２ａとして有機電界効果トランジスタを設ける。

実施形態１の特徴部分について説明する。一つは、電波受信に応じた所定の処理を行う受信専用の機能部３と、アンテナ１が無線電波を受信した時に電力を取得して直流電力に変換し、これを報知部２、機能部３及び駆動部４に供給することによりこれらを起動する電力変換部５とを備えることを特徴とする。また、機能部３が、電力変換部５により電力が供給されて起動し、起動中に例えば連続して物理量を検出するセンサ３０と、物理量の閾値を記憶する保持部３１と、検出値と閾値とを比較する比較部３２とを備え、比較部３２での比較結果を基に駆動部４により報知部２を駆動させて報知することを特徴とする。つまり、サーミスタ３０ａにＰＴＣを使用する場合には、検出値が閾値を超えると駆動部４により報知部２を駆動させて報知する。一方、サーミスタ３０ａにＮＴＣを使用する場合には、検出値が閾値を下回ると駆動部４により報知部２を駆動させて報知する。更に、前記報知部、前記機能部、前記駆動部又は前記電力変換部の少なくとも１つが、有機半導体素子を備えることを特徴とする。

次に、実施形態１において温度を検出する動作について図４を用いて説明する。アンテナ１はリーダＲ（図３参照）から無線電波を受信し、アンテナ１とコンデンサ１０との共振により効率的に交流電力を取得する。上記交流電力は、電力変換部５のダイオードブリッジ５０により全波整流電流に変換され、更にコンデンサ５１により平滑化されて直流電流（直流電力）となる。電力変換部５は上記直流電力を報知部２、機能部３（センサ３０、保持部３１、比較部３２）及び駆動部４に供給する。

実施形態１において、センサ３０に、例えばサーミスタ３０ａの一つであるＮＴＣを用いる場合、電力変換部５から直流電力が供給されている間、ＮＴＣは温度を検出し続け、検出温度が高くなるとＮＴＣの抵抗が小さくなるので比較部３２のトランジスタ３２ａのゲート電圧は低くなり、反対に検出温度が低くなるとＮＴＣの抵抗が大きくなるのでゲート電圧は高くなる。一方、センサ３０に例えばＰＴＣを用いる場合、検出温度が高くなるとＰＴＣの抵抗が大きくなるのでゲート電圧は高くなり、反対に検出温度が低くなるとＰＴＣの抵抗が小さくなるのでゲート電圧は低くなる。

上記トランジスタ３２ａは、センサ３０の検出温度により変化するゲート電圧と閾値電圧とを比較する比較部３２として機能し、ゲート電圧が閾値電圧を超えるとソース−ドレイン間に電流が流れる。また、トランジスタ３２ａは、発光ダイオード２０と直列接続であるためソース−ドレイン間に電流が流れると発光ダイオード２０が駆動するので駆動部４として機能するとともに、センサ３０が温度の閾値を検出するときのゲート電圧である閾値電圧を有しているので保持部３１としても機能する。

図４の回路においてセンサ３０に、ＮＴＣを用いると検出温度が低い場合に、また、ＰＴＣを用いると検出温度が高い場合に、トランジスタ３２ａのゲート電圧が閾値電圧を超えたとき、ソース−ドレイン間に電流が流れて発光ダイオード２０が駆動し発光する。

以上、実施形態１によれば、各部の起動電源を内部に設ける必要がなく、軽量、薄型及び小型にすることができる。また、受信専用であり送信機能が不要であるため、低消費電力を実現し電力変換部５の負担を軽減でき、リーダＲとともに構造を簡単にすることができる。更に、起動電源のメンテナンスが不要で寿命の制限がない。

また、アンテナ１が無線電波を受信すると、電力変換部５から直流電力がセンサ３０に供給されて起動し、センサ３０は起動中において物理量（例えば、温度、湿度、照度、風量、圧力など）を検出し、比較部３２での比較結果を基に報知部２から報知されるので、複数の物品から所定の物理量の状態を有する物品を容易に特定することができる。

更に、軽量で体積が小さい有機半導体素子を用いるので、いっそう軽量、薄型及び小型にすることができ、例えば物品に貼付するだけで利用することができ、用途を広げることができる。
（実施形態２）
実施形態２について実施形態１と異なる点を説明する。

実施形態２は、図５に示すように、機能部３が、アンテナ１が受信した無線電波から識別情報を復調する復調部３３と、自己に予め割当てられた識別情報を記憶するメモリ３１ａと、復調部３３で復調される識別情報とメモリ３１ａに記憶される識別情報とが一致するか否かを照合する照合部３４とを備え、照合が一致する場合に駆動部４により報知部２を駆動させて報知することを特徴とする。

次に、実施形態２の動作について図５を用いて説明する。先ず、実施形態１と同様にアンテナ１が無線電波を受信し、電力変換部５がこの受信時に取得した交流電力から直流電力を生成する。復調部３３、メモリ３１ａ及び照合部３４は電力変換部５から直流電力が供給され起動する。復調部３３は、アンテナ１が受信した無線電波から識別情報を復調し照合部３４に出力する。メモリ３１ａは、予めそれぞれ割当てられた識別情報を記憶している。照合部３４は、復調部３３で復調された識別情報とメモリ３１ａに記憶される識別情報とが一致するか否かを照合する。この照合が一致した場合は、照合部３４から駆動部４に信号が出力され、この信号が入力された駆動部４は、報知部２を駆動させて報知する。

以上、実施形態２によれば、復調部３３で復調される識別情報とメモリ３１ａに記憶される識別情報とが一致する場合に報知部２から報知されるので、複数の物品から必要な物品を容易に特定することができる。
（実施形態３）
実施形態３では、図５及び図６を用いて実施形態２の具体例を示す。

先ず、実施形態３の基本的な構成について説明する。図６に示すように、書庫８には複数の棚板８０が設置され、報知部２として棚板８０正面には棚表示灯２１、書庫８正面には書庫表示灯２２が設けられている。各棚板８０には、図５に示すアンテナ１、機能部３、駆動部４及び電力変換部５が内蔵されている。機能部３は、復調部３３、メモリ３１ａ及び照合部３４を備える。また、図６に示すように、パソコン８１、システム制御装置８２、アンテナ制御装置８３がこの順に接続されてリーダＲとして備えられている。

次に、実施形態３の動作について説明する。パソコン８１から入力された識別情報は、システム制御装置８２に送信され、次にアンテナ制御装置８３に送信される。アンテナ制御装置８３は識別情報による無線電波を各棚板８０に送信する。各棚板８０内部では、図５に示すように、アンテナ１が上記無線電波を受信し、電力変換部５により無線電波を直流電力に変換する。この直流電力は、機能部３（復調部３３、メモリ３１ａ、照合部３４）及び駆動部４と、図６に示すように、書庫８正面に設けられている棚表示板２１及び書庫表示板２２とに供給され、これらを起動する。また図５に示すように、復調部３３は無線電波より識別情報を復調し、この識別情報とメモリ３１ａに予め記憶される識別情報とが一致するか否かを照合部３４で照合する。照合の結果、一致する場合は駆動部４に信号を出力され、この信号が入力された駆動部４は、図６に示す棚表示灯２１及び書庫表示灯２２を駆動させ点灯させる。上記のことから、入力した識別情報に該当する書庫８又は棚板８０を容易に特定することができる。なお、識別情報の入力は基幹ＬＡＮ８４により接続される他のパソコンから行ってもよい。

なお、他の具体例として、医療現場などでカルテが棚に収納されている時、探したいカルテの識別情報をリーダＲ（図５参照）から送信すれば、探したいカルテに添付された報知部２（図５参照）が発光するので、リーダＲ（図５参照）のモニタ等（図示せず）でどの位置に目標のカルテがあるのかを確認しなくても、直接探したいカルテを見つけることができる。

なお、実施形態１〜３のいずれかの変形例として、報知部２に、光により報知する手段と組み合わせて又はこれに代わり、音又は音声により報知する手段を設けてもよい。この構造では、視覚による特定が困難な場合でも聴覚により容易に特定することができる。

また、実施形態１〜３のいずれかの他の変形例として、報知部２に、光により報知する手段と組み合わせて又はこれに代わり、文字表示により報知する手段を設けてもよい。更に、音又は音声により報知する手段と組み合わせて設けてもよい。この構造では、表示される文字を読むことで容易に特定することができる。

本発明による実施形態１の集積無線ＩＤタグのブロック図である。同上の斜視図である。同上の機能部の詳細を含むブロック図である。同上の回路図である。本発明による実施形態２の集積無線ＩＤタグのブロック図である。本発明による実施形態３の集積無線ＩＤタグの具体例を示す図である。従来の集積無線ＩＤタグの一例におけるブロック図である。

符号の説明

１アンテナ
２報知部
３機能部
３０センサ
３１保持部
３１ａメモリ
３２比較部
３３復調部
３４照合部
４駆動部
５電力変換部
Ｒリーダ

Claims

リーダから無線電波を受信するアンテナと、
報知機能を有する報知部と、
予め定められ電波受信に応じた所定の処理を行う受信専用の機能部と、
前記機能部の処理結果を基に前記報知部を駆動させて報知する駆動部と、
前記アンテナが前記無線電波を受信した時に電力を取得して所定の電力に変換し、これを前記報知部、前記機能部及び前記駆動部に供給することによりこれらを起動する電力変換部とを備えることを特徴とする集積無線ＩＤタグ。
前記機能部が、
前記無線電波から識別情報を復調する復調部と、
自己に予め割当てられた識別情報を記憶するメモリと、
前記復調部で復調される識別情報と前記メモリに記憶される識別情報とが一致するか否かを照合する照合部とを備え、
照合が一致する場合に前記駆動部により前記報知部を駆動させて報知することを特徴とする請求項１記載の集積無線ＩＤタグ。
前記機能部は、
前記電力変換部により前記電力が供給されて起動し、起動中に物理量を検出するセンサと、
前記物理量の閾値を保持する保持部と、
前記センサにより検出された物理量の値と前記閾値との比較をする比較部とを備え、
前記比較部の比較結果を基に前記駆動部により前記報知部を駆動させて報知することを特徴とする請求項１記載の集積無線ＩＤタグ。
前記報知部、前記機能部、前記駆動部又は前記電力変換部の少なくとも１つが、有機半導体素子を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の集積無線ＩＤタグ。